Đồ án thiết kế phân xưởng sản xuất bia năng suất 8 triệu lítnăm

Lập luận kinh tế

Địa điểm xây dựng nhà máy

Một nhà máy muốn xây dựng có tính khả thi cần đảm bảo những điều sau:

- Vốn - Giao thông vận tải

- Mặt bằng - An toàn lao động

- Nguồn lao động - Quy trình công nghệ sản xuất

- Thị trường - Xử lý nước và chất thải

Phân xưởng sản xuất bia mà tôi thiết kế có năng suất 8 triệu lít bia mỗi năm, nằm trong nhà máy sản xuất nước uống với nhiều mặt hàng phong phú Địa điểm được chọn là Khu công nghiệp Tiên Sơn, tỉnh Bắc Ninh, đảm bảo chất lượng bia ở mức trung bình và đáp ứng nhu cầu thị trường.

+ Tổng vốn đầu tư cơ sở hạ tầng KCN : 760 tỷ (GĐ1 là 267,5 tỷ)

+ Tổng diện tích định hướng quy hoạch : 600 ha (GĐ1 là 134 ha

+ Đất tự nhiên KCN : 439 ha

+ Đất khu chung cư và dịch vụ KCN : 28 ha

+ Đất công nghiệp cho thuê : 310 ha

- Nằm trong tam giác tăng trưởng kinh tế Hà Nội – Hải Phòng – quảng Ninh

- Phía nam giáp xã Hoàn An và quốc lộ 1A cũ đi Lạng Sơn

- Phía bắc giáp quốc lộ 1A cũ và tuyến đường sắt quốc gia

- Phía tây giáp đường liên tỉnh 295

- Vị trí của khu công nghiệp là một địa điểm thuận lợi cách các trung tâm và cửa khẩu quan trọng không xa:

+ Trung tâm thủ đô Hà Nội : 20Km

+ Sân bay Nội Bài: 30km

+ Cảng biển Hải Phòng: 100Km

+ Cảng biển Cái Lân: 120Km

+ Cửa khẩu Lạng sơn: 120Km

Địa hình khu vực tương đối bằng phẳng, với độ dốc chủ yếu từ Bắc xuống Nam và từ Tây sang Đông, thể hiện qua các dòng chảy đổ về sông Đuống và sông Thái Bình Mức độ chênh lệch địa hình không lớn, vùng đồng bằng có độ cao phổ biến từ 3 - 7 m, trong khi địa hình trung du đồi núi đạt độ cao từ 300 - 400 m.

Khí hậu của khu vực này thuộc loại nhiệt đới gió mùa, với mùa đông lạnh và nhiệt độ trung bình năm đạt 23,3°C Tháng 7 có nhiệt độ cao nhất trung bình là 28,9°C, trong khi tháng 1 ghi nhận nhiệt độ thấp nhất trung bình là 15,8°C Lượng mưa trung bình hàng năm dao động từ 1400 đến 1600mm, chủ yếu tập trung vào khoảng thời gian từ tháng 5 đến tháng 10, trong khi mùa khô kéo dài từ tháng 10 đến tháng 4 năm sau.

Tổng số giờ nắng trong năm dao động từ 1530 đến 1776 giờ, với tháng 7 là tháng có nhiều giờ nắng nhất và tháng 1 là tháng có ít giờ nắng nhất Hàng năm, khu vực này trải qua hai mùa gió chính: gió mùa Đông Bắc từ tháng 10 năm trước đến tháng 3 năm sau, và gió mùa Đông Nam từ tháng 4 đến tháng 9, mang theo độ ẩm và gây mưa.

Khu vực thành phố Bắc Ninh và thị trấn Lim có dân cư đông đúc, cung cấp nguồn lao động tay nghề cao với chi phí thấp, tạo điều kiện thuận lợi cho các doanh nghiệp phát triển.

Nguồn cung cấp nguyên liệu và thị trường tiêu thụ

Do đặc điểm khí hậu Việt Nam không phù hợp để trồng đại mạch, nguồn malt cho nhà máy chủ yếu được nhập khẩu từ Đức, Đan Mạch hoặc mua từ nhà máy malt ở Tiên Sơn Malt nhập khẩu phải đảm bảo chất lượng và các tiêu chuẩn trong sản xuất, thường là loại malt mùa xuân hai hàng với độ ẩm 6%, độ hòa tan 75%, có màu vàng tự nhiên, vỏ sáng và mùi thơm đặc trưng.

Hay có thể mua trực tiếp thông qua một số công ty thương mại trong nước chuyên cung cấp malt:

1 Công ty TNHH Thanh Tùng Đ/c: số 135 Trần Phú – Từ Sơn – Tiên Sơn – Bắc Ninh ĐT: 0241.832819

2 Công ty XNK nông sản thực phẩm AGRECO

Giám đốc: Bà Phạm Thị Thịnh Địa chỉ: 96/381 Đường Nguyễn Khai, Qụân Cầu Giấy, Hà Nội Điện thoại: 04.8347127

Fax: 04.7840381 email: agreco@hn.vnn.vn

Giám đốc: Ông Hoàng Ngọc Văn Địa chỉ: Xóm 1, Mễ Trì Thượng, Huyện Mễ Trì, Từ Liêm Hà Nội Điện thoại: 04.7850324

Fax: 047850325 email: nganhanhct@hn.vnn.vn

4 Công ty Phúc Quang-Hồng Anh

Giám Đốc: Lê Thiên Thạch Địa chỉ: Lô 7 KCN Tân Hồng, Hoàng Sơn, Từ Sơn, Bắc Ninh Điện thoại: 0241.743373

Fax: 0241.743373 email: phucquanghonganh@hn.vnn.vn

Giám đốc: Nguyễn Thị Vân Khánh Địa chỉ: 196 Cầu Tiên - Phường Thịnh Liệt Hoàng Mai Hà Nội Điện thoại: 04.8613769

Hoa houblon là nguyên liệu quan trọng thứ hai trong sản xuất bia, đóng vai trò quyết định trong việc tạo ra hương vị và độ đắng cho sản phẩm Trong quy trình sản xuất bia chai, nhà máy sử dụng hai loại chế phẩm enzym, bao gồm 50% hoa viên và 10% α – axít đắng, nhằm tối ưu hóa chất lượng và hương vị của bia.

Hoa houblon không thể được trồng ở Việt Nam, do đó, các chế phẩm từ hoa houblon tại các nhà máy đều phải hoàn toàn nhập khẩu từ nước ngoài, chủ yếu là từ Đức hoặc Tiệp Khắc.

Nấm men trong sản xuất bia là những chủng nấm thuần chủng có khả năng lên men cao và chịu cồn tốt, với Saccharomyces carlsbergensis là loài phổ biến nhất Để có nguồn nấm men, các công ty bia có thể phân lập, nuôi cấy và bảo quản giống nấm men để sử dụng lâu dài Ngoài ra, nguồn sữa men tái sinh cũng có thể được sử dụng trong quy trình sản xuất.

Nước chiếm 80-90% trong bia, đóng vai trò quyết định đến chất lượng sản phẩm Ngoài việc sử dụng trong quy trình sản xuất bia, nước còn được sử dụng trong việc sản xuất nước giải khát tại nhà máy Do đó, nước có vai trò vô cùng quan trọng trong ngành công nghiệp bia và nước giải khát.

Để tiết kiệm chi phí, nguồn nước sử dụng trong phân xưởng bia có thể được mua hoặc khai thác từ hệ thống nước ngầm của nhà máy sau khi đã được xử lý.

Gạo chiếm 40% tỷ lệ nguyên liệu, do đó, chất lượng và nguồn cung ổn định là rất quan trọng trong sản xuất Nguồn nguyên liệu gạo có thể được mua từ các nhà máy chế biến hoặc thu mua trực tiếp từ nông dân theo hợp đồng mùa vụ.

Enzym Termamyl 120L, một loại amylaza, được sử dụng trong quá trình hồ hóa và có thể được mua từ các công ty thương mại trong nước hoặc trực tiếp từ hãng NoVo tại Đan Mạch.

Enzym sử dụng trong đường hóa: Neutraza, Fungamyl 800L, Ultraflo

Công nghệ sản xuất bia đã không ngừng phát triển và hoàn thiện kể từ khi ra đời, mở ra tiềm năng lớn cho các nhà đầu tư.

Bia ngày càng trở nên quan trọng trong bữa ăn hàng ngày không chỉ ở các nước phương Tây mà còn ở nhiều quốc gia Châu Á Hiện nay, với hơn 6 tỷ người trên thế giới, nhu cầu tiêu thụ bia rất lớn, đặc biệt là tại các quốc gia như Trung Quốc, Nga, Indonesia và Singapore Việt Nam cũng không ngoại lệ, với hơn 8 triệu dân, thị trường bia tại đây đang phát triển mạnh mẽ Tuy nhiên, các công ty bia hiện tại vẫn chưa đáp ứng đầy đủ nhu cầu, tạo ra cơ hội lớn cho các nhà đầu tư khai thác tiềm năng này.

Bắc Ninh, thành phố công nghiệp trẻ và gần gũi với thủ đô, đang mở ra cơ hội phát triển mới với dân số hơn 980.000 người Nhu cầu tiêu thụ bia tại đây đang gia tăng, trong khi nhà máy bia Á Châu chỉ đáp ứng được 5 triệu lít/năm và một số hãng bia cỏ vẫn chưa đủ sức thỏa mãn Do đó, việc xây dựng một phân xưởng sản xuất bia mới hoàn toàn có khả năng tìm được chỗ đứng và phát triển bền vững trong thị trường này.

Với công nghệ sản xuất bia sử dụng 40% nguyên liệu thay thế, sản phẩm chủ yếu hướng đến tầng lớp bình dân và công nhân lao động có mức sống trung bình Thị trường chính của nhà máy sẽ tập trung vào các khu công nghiệp mới hình thành trong tỉnh và các tỉnh lân cận đang phát triển như Hải Dương và Bắc Giang, nơi nhu cầu bia còn cao Bên cạnh đó, khu vực ngoại thành Hà Nội cũng là một thị trường tiềm năng, nơi tập trung đông đảo công nhân và các khu công nghiệp.

Sau khi đã xâm nhập vào thị trường tiềm năng, doanh nghiệp cần mở rộng ra các thị trường khác Để đưa sản phẩm đến tay người tiêu dùng, có thể sử dụng nhiều kênh bán hàng như đại lý cấp 1, đại lý cấp 2, siêu thị, cửa hàng bán buôn bán lẻ, nhà hàng và khách sạn Bên cạnh đó, nhà máy cũng sẽ có một trang web riêng để khách hàng có thể tìm hiểu thêm thông tin và mua hàng trực tiếp qua mạng.

Trong nhà máy, sẽ có một khu vực giới thiệu sản phẩm nhằm mục đích trình bày và bán hàng trực tiếp Ngoài ra, nhà máy cũng sẽ mở thêm một số cửa hàng để phục vụ việc bán sản phẩm đến tay người tiêu dùng.

Hệ thống giao thông

1.3.1 Hệ thống giao thông nội bộ

Hệ thống giao thông nội bộ trong Khu công nghiệp chiếm 15% tổng diện tích, được thiết kế hoàn chỉnh và hợp lý Nó bao gồm các đường chính rộng 37 m với 2 làn xe và các đường nhánh rộng 28 m, đảm bảo lưu thông thuận lợi trong khu vực.

Các đường nội bộ trong Khu công nghiệp được thiết kế với vỉa hè rộng 6 m, tạo không gian cho các hành lang kỹ thuật ngầm như điện, cấp thoát nước và thông tin Hệ thống đèn cao áp được lắp đặt trên toàn bộ các tuyến đường này, đảm bảo chiếu sáng hiệu quả cho khu vực.

Khu công nghiệp Tiên Sơn được nối với Quốc lộ 1 mới bằng một nút giao thông và cầu vượt

1.3.2 Hệ thống giao thông với bên ngoài

Hệ thống giao thông đường bộ của tỉnh đang ngày càng được mở rộng và nâng cấp, tạo điều kiện thuận lợi cho việc giao lưu và liên thông hàng hóa Khu công nghiệp Tiên Sơn có thể kết nối dễ dàng qua các quốc lộ 1A, 1B, 18A, và 38, giúp di chuyển tới các khu vực lân cận và các tỉnh như Hà Nội, Hải Dương, Bắc Giang, Hưng Yên, Hải Phòng, và Quảng Ninh.

Ngoài ra thì hàng hoá có thể thông qua tuyến đường sắt quốc gia để tới các tỉnh thành trong nước.

Nguồn cung cấp năng lượng

Với địa hình thuận lợi là chỉ cách nhà máy nhiệt điện Phả Lại khoảng 25km nên nhà máy có thể mua điện từ đây

Khu công nghiệp Tiên Sơn được cung cấp điện từ mạng lưới quốc gia qua hai trạm biến áp 110/22KV với công suất 40MAV và 63MAV Hệ thống truyền tải điện được thiết kế dọc theo các lô đất, đảm bảo cung cấp điện đầy đủ và ổn định đến hàng rào cho tất cả các nhà đầu tư trong khu công nghiệp Các nhà đầu tư có thể lựa chọn sử dụng điện trung thế hoặc hạ thế tùy theo nhu cầu của mình.

Than là nguồn năng lượng thiết yếu cung cấp hơi cho nhà máy và phân xưởng Nguồn than được thu mua trực tiếp từ các mỏ than Quảng Ninh, nhờ vào hệ thống giao thông thuận tiện và khoảng cách gần, giúp giảm chi phí vận chuyển.

Nguồn cung cấp nước

Khu công nghiệp Tiên Sơn hiện có hệ thống cấp nước máy với công suất 6500m³/ngày đêm, sử dụng ống dẫn nước có đường kính từ 100 đến 300mm Nguồn nước được khai thác từ nước ngầm và được dẫn đến từng doanh nghiệp qua hệ thống ống dẫn Điều này cho thấy khu công nghiệp Tiên Sơn có nguồn cung cấp nước ổn định và đảm bảo cho các hoạt động sản xuất.

Trạm cấp nước của khu công nghiệp Tiên Sơn

Nhà máy sản xuất bia không chỉ cần nguồn nước đảm bảo cho quy trình sản xuất mà các phân xưởng sản xuất nước uống khác cũng rất cần nguồn nước chất lượng Do đó, nguồn nước cung cấp cho nhà máy không chỉ phải đạt tiêu chuẩn vệ sinh mà còn cần đảm bảo trữ lượng ổn định Để giảm chi phí sản xuất, nhà máy có thể xem xét chuyển đổi từ việc mua nước máy sang sử dụng hệ thống nước ngầm sau khi xử lý.

Nguồn cung cấp lao động

Bắc Ninh, với hơn 980.000 dân, sở hữu nguồn lao động dồi dào, đáp ứng nhu cầu công nhân cho các nhà máy Ngoài ra, nguồn kỹ sư và cán bộ hành chính có thể dễ dàng được tuyển dụng từ đội ngũ tri thức trẻ trong tỉnh và các tỉnh lân cận như Hải Dương, Bắc Giang.

Sự hợp tác với các công ty khác

Nhà máy có thể hợp tác với nhiều công ty về nhiều mặt khác nhau:

- Nhà máy sản xuất malt bia Tiên Sơn - BắcNinh: mua nguyên liệu sản xuất chính: malt

- Nhà máy chế biến gạo: Thu mua nguồn nguyên liệu thay thế- Công ty thương mại: mua chế phẩm ezym, axit, kiềm, dung dịch khử trùng

- Công ty TNHH Ngân Hạnh: mua malt và một số thiết bị

- Công ty TNHH Thanh Tùng

- Công ty XNK nông sản thực phẩm AGRECO

- Công ty Phúc Quang - Hồng Anh

1.7.2 Về nguồn cung cấp năng lượng

- Nhà máy nhiệt điện Phả Lại: mua nguồn năng lượng điện

- Công ty cấp thoát nước thành phố: mua nước dùng cho sản xuất

1.7.4 Một số lĩnh vực khác

- Nhà máy thức ăn gia súc: bán lượng bã thải của nhà máy

Lựa chọn và thuyết minh công nghệ sản xuất

Nguyên liệu

Nguyên liệu chính

Malt đại mạch là một sản phẩm dinh dưỡng quý giá, được tạo ra từ quá trình nảy mầm hạt đại mạch trong môi trường nhân tạo Sau khi nảy mầm, hạt được sấy khô và xử lý để tách rễ, đảm bảo chất lượng và độ tinh khiết.

Malt đại mạch là nguyên liệu quyết định hương vị bia, nhờ vào hệ enzym phong phú như amylaza, proteaza và amylophosphataza Những enzym này có khả năng thủy phân các hợp chất cao phân tử như tinh bột và protein thành các hợp chất phân tử lượng thấp, bao gồm đường, dextrin và axit amin, với hoạt lực tối ưu.

Do khí hậu nhiệt đới gió mùa ở nước ta, đại mạch không thể trồng được, dẫn đến việc malt phải được nhập khẩu từ nước ngoài thông qua các công ty thương mại hoặc sử dụng malt từ các nhà sản xuất trong nước.

Để sản xuất bia vàng, cần chọn malt vàng từ đại mạch mùa xuân hai hàng, đảm bảo đáp ứng các tiêu chí chất lượng cần thiết.

+ Màu sắc: vàng rơm, sáng, vỏ trấu óng ánh

+ Mùi: Thơm nhẹ, đặc trưng

+Vị: hơi ngọt và hơi chua

+ Malt có hình dáng và kích thước đồng đều và tương ứng với hạt ban đầu

+ Khối lượng 1000 hạt không lựa chọn: 36 – 38 g

+ Dung trọng (khối lượng 1lít hạt) 650 – 760g

+ Tỷ lệ hạt có độ trắng đục ≥ 94%

- Chỉ tiêu hóa sinh và hóa học

+ Hàm lượng Tinh bột: 65% khối lượng chất khô

+ Hàm lượng chất chiết ≥ 80 ÷ 85% chất khô

+ Hoạt lực diastada (amylaza): 200 -250 WK (số g maltoza được tạo ra khi thành phần tinh bột có trong 100g maltoza)

+ Đường khử (tính theo maltoza): 65 ÷ 72%

+ Đạm amin 140-160mg % malt khô

+ Thời gian đường hóa: 10 ÷ 15 phút

Tên khoa học của cây là Huhulus lupulus, một loài thực vật có hoa đực và hoa cái mọc từ các gốc khác nhau Trong sản xuất bia, chỉ sử dụng búp của hoa cái chưa tụ phấn cùng các chế phẩm của nó, vì chúng chứa nhựa đắng và tinh dầu thơm, tạo ra hương vị đặc trưng cho bia.

Búp hoa có hình nón, dài từ 3 đến 5 cm, bao gồm các bộ phận như cuống, trục, cánh, nhị hoa và hạt lupulin Tỷ lệ khối lượng của các bộ phận này tính theo chất khô của bông hoa là: cuống chiếm từ 5 đến 8%.

Hạt lupulin là thành phần quan trọng nhất của hoa trong sản xuất bia, đóng vai trò chính trong việc tạo ra vị đắng và hương thơm cho sản phẩm Nhựa đắng có trong hạt lupulin là yếu tố thiết yếu trong quy trình sản xuất bia.

Nhựa đắng là thành phần quan trọng nhất trong công nghệ sản xuất bia, đóng vai trò tạo ra vị đắng dịu đặc trưng, tăng cường sức căng bề mặt giúp bia giữ bọt lâu và ức chế sự phát triển của vi sinh vật Nhựa đắng trong hoa được chia thành hai loại.

Nhựa mềm trong sản xuất bia chủ yếu gồm hai loại: α và β-axit đắng, trong đó α-axit đắng được đánh giá cao hơn vì nó quyết định độ đắng của bia.

Tinh dầu thơm được hình thành trong đài lupulin và mang lại hương thơm đặc trưng cho houblon Tinh dầu hoa chứa hơn 200 hợp chất, được phân loại thành ba nhóm chính: hydrocacbon, các chất chứa lưu huỳnh, và các hợp chất khác.

Thành phần và tính chất của các cấu tử trong hoa houblon đóng vai trò quan trọng trong chất lượng bia Sự biến đổi hóa học của hoa houblon phụ thuộc vào giống, điều kiện canh tác và khí hậu, dẫn đến sự khác biệt đáng kể.

Bảng 2.1.1 Bảng sự thay đổi thành phần phụ thuộc vào giống, điều kiện canh tác

Chính vì những lý do trên mà hoa houblon là nguyên liệu quan trọng thứ hai và nó là nguyên liệu “không thể thay thế” trong sản xuất bia

Để nâng cao khả năng bảo quản và thuận tiện trong vận chuyển cũng như sử dụng, hoa Huoblon được chế biến thành ba dạng chế phẩm chính: cao hoa, hoa viên và hoa cánh.

Hoa cánh là hoa houblon được sấy khô với độ ẩm tối ưu và đóng gói bảo quản, giúp giữ lại hương thơm và độ đắng, đảm bảo chất lượng Tuy nhiên, việc vận chuyển hoa cánh đòi hỏi nhiều công sức, thiết bị cồng kềnh và tiêu tốn năng lượng.

Hoa viên được chế biến từ hoa Huoblon, được sấy khô, nghiền thành bột và ép thành viên Có ba loại hoa viên: loại 90, loại 45 với nồng độ cao, và loại đã được đồng phân hóa Chế phẩm hoa viên giữ lại hàm lượng tanin, α-axit đắng, hương thơm, đồng thời giảm lượng bã thải và hàm lượng cac polyphenol.

Bảng 2.1.2: So sánh thành phần của hoa viên với hoa cánh

Các chỉ tiêu (tính theo %) Loại 90 Loại 45

Tỷ lệ tính theo trọng lượng 90 – 96 44 – 52

Phần dung tích 20 – 30 10 – 25 Độ đắng và hươn thơm 100 – 106 200 – 220

Hàm lượng các chất có hại 100 50

Cao hoa được chiết xuất từ hoa Huoblon bằng cách sử dụng các dung môi hữu cơ như cồn hoặc CO2, sau đó loại bỏ dung môi để thu được nhựa đắng và tinh dầu thơm Sản phẩm cuối cùng là một chất nhớt có màu xanh da trời, được bảo quản trong hộp hoặc chai, đảm bảo độ bền trong quá trình lưu trữ.

Nguyên liệu thay thế

Để giảm giá thành sản xuất, hiện nay nhiều nhà máy sử dụng nguyên liệu giàu tinh bột như tiểu mạch, yến mạch, gạo, ngô, sắn và rỉ đường để thay thế một phần malt Tỷ lệ và loại nguyên liệu thay thế phụ thuộc vào từng nhà máy, điều kiện sản xuất và khẩu vị của từng quốc gia Đặc biệt, để phù hợp với khẩu vị người tiêu dùng trong nước và đạt hiệu quả kinh tế cao nhất, nhiều nhà máy đã chọn gạo làm nguyên liệu thay thế với tỷ lệ 40%.

- Những yêu cầu của gạo đưa vào sản xuất:

- Hạt có màu trắng đục, không bị mốc

- Kích thước của hạt phải đồng đều, kông bị mối mọt

- Gạo không có mùi khét, mùi mốc hay mùi lạ

- Gạo không được lẫn tạp chất: sạn, kim loại…

Nước

Nước là nguyên liệu thiết yếu trong sản xuất bia, chiếm từ 80% đến 90% trong thành phẩm và ảnh hưởng lớn đến chất lượng bia Ngoài ra, nước còn được sử dụng cho nhiều mục đích khác như vệ sinh công nghiệp và nước sinh hoạt trong nhà máy Do đó, chất lượng nước sử dụng trong sản xuất bia cần phải được đảm bảo và đáp ứng các tiêu chuẩn cao.

- Nước trong suốt không có mùi lạ

- Hàm lượng muối cacbonat: < 50 mg/l

- Hàm lượng muối clorua : < 200 mg/l

- Hàm lượng muối CaSO4 : < 200 mg/l

- Vi sinh vật: < 100 tế bào/l

Để đảm bảo nguồn nước đạt tiêu chuẩn cho sản xuất bia, cần loại bỏ NH3, NO2, kim loại nặng, vi khuẩn E.coli và các vi sinh vật có hại Các phương pháp xử lý nước hiệu quả bao gồm lắng, lọc, phương pháp hóa học, hóa lý và trao đổi ion, cùng với việc khử trùng Khi nước được xử lý đạt yêu cầu, nó sẽ tạo ra bia có chất lượng cao.

Một số nguyên liệu phụ trợ

Nhà máy sử dụng 40% nguyên liệu thay thế, vì vậy để đáp ứng thị hiếu người tiêu dùng, công nghệ nấu sử dụng enzym được lựa chọn Enzym giúp tăng hiệu suất trong các quá trình thủy phân và chuyển hóa, đồng thời rút ngắn thời gian sản xuất.

Các loại enzym lựa chọn sử dụng trong công sản xuất:

Sản phẩm có dạng lỏng và khả năng chịu nhiệt độ cao, được sản xuất từ vi khuẩn Bacillus, giúp tinh bột nhanh chóng chuyển hóa thành các hợp chất có phân tử lượng thấp với pH tối ưu là 6.

- Termamyl 120L được sử dụng trong quá trình hồ hóa với mục đích:

+ Giảm độ nhớt của dịch đường

+ Nâng cao hiệu suất thu hồi nguyên liệu

- Là một enzym α- axetolactat decacboxylaza, thu nhận từ Bacillus subtilis Chế phẩm ở dạng lỏng, màu xám, có tỷ trọnglà 1.2g/l

Trong quá trình sản xuất bia, việc sử dụng trong thời kỳ lên men phụ và tàng trữ giúp rút ngắn thời gian và giảm hàm lượng diaxetyl trong sản phẩm cuối xuống còn 1.5 ppm Điều này đạt được nhờ vào việc xúc tác phản ứng decacboxyl, chuyển hóa α-acetolactat thành acetonin.

- Là một endo - glucanlaza, sản xuất từ B.subtilis, chế phẩm ở dạng lỏng có tỷ trọng là 1.2 mg/l

- Chúng giúp phân giải β - glucan ở liên kết β - (1,4)glucozit tạo thành oligosaccarrit có 3 ÷ 5 đơn vị glucoza

- Chế phẩm này được sử dụng trong quá trình đường hóa sẽ làm giảm độ nhớt của dịch đường giúp cho quá trình lọc dễ dàng hơn

- Là một proteaza được sản xuất từ B subtilis

- Giúp thủy phân protein thành peptit hay một phần tạo ra đạm hòa tan cho nấm men sinh trưởng và phát triển

- Neutraza được sử dụng trong quá trình đường hóa với chế phẩm neutraza 0.5L của NoVo

Ngoài các nguyên liệu chính phục vụ cho quá trình sản xuất bia thì trong nhà máy việc vệ sinh là một việc rất quan trọng

- NaOH 96% để khử trùng, tẩy rửa vệ sinh và trung hòa

Axit được sử dụng trong quá trình nấu hồ hóa và đường hóa bao gồm H3PO4 và axit lactic, giúp điều chỉnh pH Ngoài ra, các axit này còn cung cấp nguồn phospho cần thiết cho sự phát triển của nấm men.

- Muối: CaSO 4 , CaCl 2 : bổ sung vào quá trình đường hóa nhằm cung tăng cường hoạt lực cho enzym amylaza đồng thời còn điều chỉnh pH

- Chất trợ lọc: sử dụng diatomit để hỗ trợ quá trình lọc được dễ dàng

- Caramem: nhằm tăng độ màu cho bia

Lựa chọn quuy trình công nghệ

Sơ đồ công nghệ

Enzym Nước Ôxi Lọc dịch

4 Đôi trục nghiền lại vỏ

7 Hỗn hợp vỏ và tấm

4 Đôi trục nghiền lại vỏ

7 Hỗn hợp vỏ và tấm

Thuyết minh quy trình sản xuất

Nghiền malt là quá trình đập nhỏ hạt malt thành những mảnh nhỏ, giúp tăng bề mặt tiếp xúc với nước Điều này làm cho nước dễ dàng thấm vào các thành phần của nội nhũ, từ đó thúc đẩy nhanh chóng quá trình đường hoá và thuỷ phân.

Hiện nay thì malt được nghiền bằng 3 phương pháp:

Chúng tôi chọn phương pháp nghiền khô với máy nghiền 4 trục Tuy phương pháp này không giữ nguyên được vỏ nhưng nó có nhiều ưu điểm:

+ Phù hợp với năng xuất của xưởng sản xuất

+ Thuận tiện có thể nghiền ngay trước lúc nấu

+ Bột sau khi nghiền có thể bảo quản trong một thời gian

+ Dễ vệ sinh b) Tiến hành 1 Trục cấp liệu

9 Lớp bột đạt yêu cầu

Malt từ xilo được vận chuyển vào cân qua gầu tải để định lượng Sau khi được cân, malt được chuyển vào máy nghiền qua trục cấp liệu Nhờ cơ cấu định hướng, malt được đưa vào giữa khe của đôi trục nghiền thô và nghiền nhỏ Bột nghiền rơi xuống sàng rung, nơi những bột chưa đạt tiêu chuẩn cùng hỗn hợp vỏ và tấm sẽ tiếp tục được nghiền ở đôi trục nghiền lại, cho đến khi đạt kích thước yêu cầu và được đưa ra ngoài qua đường tháo bột nghiền.

* Một số lưu ý khi nghiền malt:

- Malt được nghiền không được nhỏ quá sễ gây khó khăn cho lọc và bia có vị đắng kkhó chịu

- Không được nghiền phá vỡ hết lớp vỏ trấu của malt mà cần giữ lại nguyên cấu trúc của vỏ để quá trình lọc dược dễ dàng

- Khi nghiền thì cần điều chỉnh khe giữa hai trục nghiền cho phù hợp

Khác với malt, gạo là nguyên liệu chưa qua ươm mầm, do đó hạt tinh bột của nó chưa được hồ hoá và không bị tác động bởi enzym Cấu trúc tinh bột của gạo cứng và khó bị thuỷ phân, vì vậy để chiết ly tối đa chất hoà tan, gạo cần được nghiền thật nhỏ Để đáp ứng yêu cầu này, tôi đã chọn phương pháp nghiền khô bằng máy nghiền búa.

Cấu tạo máy nghiền búa: b) Tiến hành:

Gạo được định lượng theo từng mẻ và vận chuyển vào máy nghiền qua gầu tải Trước khi vào khoang nghiền, gạo được loại bỏ tạp chất kim loại bằng nam châm Trong khoang nghiền, gạo bị nghiền nhỏ dưới tác động va đập của búa và thành máy Những hạt đạt tiêu chuẩn sẽ được đưa ra ngoài, trong khi những hạt chưa đạt sẽ tiếp tục được nghiền nhờ chuyển động quay của máy nghiền Toàn bộ quá trình này được điều khiển tự động.

Do gạo cần được nghiền nhỏ hơn malt nên thành phần của bột nghiền là: Bột mịn:

Việc thay thế nguyên liệu gạo trong sản xuất bia yêu cầu các nhà máy áp dụng công nghệ phù hợp để đảm bảo hiệu suất đường hóa và duy trì chất lượng sản phẩm ổn định.

Hiện nay căn cứ vào phương thức tiến hành công nghệ đường hoá chia làm 2 nhóm cơ bản:

Với tỷ lệ gạo thay thế cao, hàm lượng tinh bột chưa được đồ hoá cao gặp khó khăn trong quá trình đường hoá, do hoạt lượng enzym thấp không đủ để thuỷ phân hoàn toàn tinh bột gạo Dựa trên tình hình sản xuất thực tế của nhà máy, năng suất nhỏ và chất lượng bia trung bình, phương pháp đường hoá toàn khối kết hợp với việc sử dụng enzym là giải pháp tối ưu nhất.

+ Phương pháp này đòi hỏi ít thiết bị

+ Đơn giản dễ tiến hành

+ Enzym giúp rút ngắn thời gian nấu mà vẫn đảm bảo yêu cầu công nghệ

Quá trình hồ hoá diễn ra trong một thiết bị hình trụ đáy côn, được trang bị vỏ bọc bên ngoài và hệ thống cánh khuấy bên trong Trong quá trình nấu, enzym Termamyl 120L và 10% malt lót được bổ sung để đạt được mục đích cụ thể.

Để tinh bột trương nở và chuyển sang trạng thái hòa tan, cần thực hiện các bước nhằm tăng nhanh độ nhớt và đạt cực đại, từ đó tạo điều kiện thuận lợi cho enzym của malt lót và chế phẩm enzym hoạt động hiệu quả.

-Vệ sinh thiết bị sạch sẽ

Cho hỗn hợp bột gạo, 10% malt lót và nước 45 ÷ 50 độ C vào nồi Trước khi cho vào nồi, bột và nước được hòa trộn với nhau Hỗn hợp bột gạo và malt lót chảy từ trên xuống, gặp nước phun từ dưới lên Tỷ lệ trộn giữa nước và bột là 5 nước/ 1 bột.

- Bật cánh khuấy: ngay sau khi hỗn hợp bột và nước được chuyển vào nồi thì ta tiến hành bật cánh khuấy

- Cho chế phẩm Termamyl 120L vào

- Khi hỗn hợp được chuyển hết vào nồi thì nhiệt độ hỗn hợp đạt khoảng 42 ÷45 0 C Quá trình nấu được tiến hành như sau

Thời gian (phút) 5’ 30’ 30’ 1’ Điều chỉnh van hơi sao cho tốc độ nâng nhiệt là 1÷1,5 0 C/ phút

- Bổ sung nước thường vào để hạ nhiệt độ xuống 70 ÷ 75 0 C

- Chuyển địch cháo sang nồi đường hóa

2.2.2.2 Đường hoá Đường hoá được thực hiện trong thiết bị giống với nồi hồ hoá nhưng thể tích lớn hơn

Công nghệ đường hoá là phương pháp toàn khối có sử dụng enzym (Neutraza, Fulgamyl, cecreflo) và axít điều chỉnh pH Tỷ lệ bột malt /nước=1/4 b) Tiến hành

Khi nhiệt độ của nồi hồ hóa đạt 100°C, tiến hành cho malt và nước vào để ngâm malt Tỷ lệ trộn bột malt và nước là 1/4 Quá trình đưa malt và nước vào nồi giống như quy trình hồ hóa trước đó.

- Bật cánh khuấy: khi malt và nước được đưa vào nồi thì ta bắt đầu tiến hành bật cánh khuấy

- Mở van hơi: van hơi được mở từ từ khi ta cho malt vào

- hỗn hợp bột và nước tạo ra hỗn hợp có nhiệt độ 45 0 C

- Nhiệt độ và thời gian của quá trình như sau:

+ Bia hơi: quá trình chuyển dịch cháo tiến hành một lần tạo nên nhiệt độ 63 0 C trong nồi đường hoá và tiến hành cho enzym Neutraza và Ultraflo

+ Bia chai: đối với bia chai thì dịch cháo được chuyển sang nồi đường hoá làm 2 lần:+ Lần 1 tạo nên hỗn hợp có nhiệt độ 52 0 C

+ Lần 2: chuyển hết và tạo ra hỗn hợp có nhiệt độ 63 0 C và enzym Fulgamyl và Ultraflo được cho vào

- Quá trình đường hoá kết thúc khi dịch đường không làm đổi màu dung dịch iốt Tốc độ nâng nhiệt 1 0 C/phút

- Kết thúc đường hoá thì vặn nhỏ van hơi và tiến hành bơm chuyển dịch đường sang máy lọc

Sau khi đường hoá thì thu được hỗn hợp gồm pha rắn và pha lỏng Lọc bã là nhằm tách pha rắn ra khỏi pha lỏng

Hiện nay, việc lọc bã dịch thường được thực hiện bằng hai thiết bị chính: thùng lọc đáy bằng và máy lọc khung bản Trong công nghệ lọc, tôi ưu tiên sử dụng thùng lọc đáy bằng.

- Tạo lớp lọc phụ: cho nước nóng 78 0 C vào thùng lọc cho tới khi nước ngập lớp đáy giả và sấp lưới lọc

- Bơm dịch đường vào thùng lọc và tiến hành lọc: quá trình lọc chia làm 2 giai đoạn:

Để đạt được dịch lọc trong suốt, ban đầu, dịch lọc chảy ra thường có màu đục Chúng ta cần tiến hành tuần hoàn dịch lọc cho đến khi nó trở nên trong sạch Khi dịch lọc đã đạt yêu cầu, quá trình thu thập dịch lọc sẽ được bắt đầu và kéo dài trong khoảng 25 phút.

Sau khi hoàn tất quá trình lọc dịch đầu, bật nhẹ cánh khuấy và cho nước rửa bã ở nhiệt độ 78°C vào Khi nước rửa bã đã được thêm vào hoàn toàn, dừng cánh khuấy và tiến hành lọc Quá trình rửa bã sẽ được thực hiện 3 lần, mỗi lần kéo dài 15 phút Đối với bia chai, lượng nước rửa bã sử dụng sẽ ít hơn do yêu cầu nồng độ chất chiết cao hơn.

2.2.4 Nấu dịch đường với hoa Houblon a) Mục đích:

- Trích ly các thành phần chất của hoa houblon vào dịch đường để tăng độ đắng và hương thơm cho bia

Các chất trong hoa sẽ tạo kết tủa với protein cao phân tử, giúp quá trình lọc bia diễn ra nhanh chóng hơn Những kết tủa này không chỉ tăng cường độ bền keo mà còn nâng cao độ bền sinh học của sản phẩm bia.

- Một số thành phần của hoa tham gia tạo sức căng bề mặt giúp giữ bọt cho bia

- Điều chỉnh nồng độ đường của dịch đường

- Góp phần tiêu diệt vi sinh vật và làm ổn định thành phần của dịch đường

→ Để có thể đạt được những mục đích trên thì tôi chọn công nghệ nấu hoa như sau:

+Loại chế phẩm: - 50% hoa cánh 5%α – axít đắng

+ Thời gian cho hoa: hoa viên: ngay từ đầu, hoa cánh trước khi kết thúc khoảng

Dịch đường được bơm từ máy lọc vào nồi nấu hoa, và ngay khi dịch đường chảy vào nồi, cần mở nhỏ van hơi để duy trì nhiệt độ dịch luôn ≥ 75 o C Tiến hành mở van hơi từ từ, đồng thời tăng dần lượng dịch đường vào nồi nấu hoa, đảm bảo rằng khi toàn bộ dịch rửa bã được bơm sang nồi nấu hoa thì dịch đường trong nồi cũng bắt đầu sôi.

- Cho hoa viên 10% α – axít đắng và giữ nhiệt độ trong nồi nấu sôi (khoảng 101 ÷102 0 C)

- Cho hoa cánh 5% α – axít đắng vào trước khi kết thúc nấu 20 phút Hoa cánh được cho vào giỏ hoa và thả vào nồi nấu

- Kết thúc quá trình nấu thì ngừng cấp hơi

- Mở van bơm dịch đường sang thùng lắng

Đánh giá chất lượng cảm quan của bia thành phẩm

- Màu sắc: Có màu vàng, sáng

Bia mang hương vị đặc trưng từ hoa houblon và malt, tạo nên vị đắng dịu và hương thơm hài hòa, không có mùi vị lạ.

+ Bia chai trong thời gian bảo quản ở điều kiện thường không có hiện tượng vẩn đục

+ Bia hơi: bảo quản ở nhiệt độ thường trong 1 – 2 ngày

Độ bền của bia được đánh giá qua độ bền bọt và độ sánh Khi rót bia, nó cần có độ sánh phù hợp và một lớp bọt trắng mịn, dày và bền, kéo dài trong một khoảng thời gian nhất định.

- Hàm lượng CO 2 : + bia chai: 4,5 g/l

- Hàm lượng khoáng: 3 ÷ 4 % dịch chiết

Lập kế hoạch sản xuất

Phân xưởng thiết kế có năng suất 8 triệu lít bia/ năm với tỷ lệ nguyên liệu thay thế là 40% Trong đó thì:

- Bia chai : 3 triệu lít với nồng độ dịch đường trước khi đưa vào lên men là 11 0 Bx

- Bia hơi: 5 triệu lít với nồng độ dịch đường trước khi đưa vào lên men là 10 0 Bx

Việt Nam nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa, với khí hậu miền Bắc có bốn mùa rõ rệt, dẫn đến nhu cầu tiêu thụ bia thay đổi theo mùa Mùa hè, khi thời tiết nóng bức, nhu cầu sử dụng bia tăng cao, trong khi mùa đông, do thời tiết lạnh, nhu cầu giảm Vì vậy, các nhà máy sản xuất bia cần lập kế hoạch sản xuất hợp lý để đảm bảo lượng bia sản xuất được tiêu thụ hết, tránh lãng phí.

Bảng 3.1 Kế hoạch sản xuất của phân xưởng:

Tổng năng suất (triệu lít) 2 3,5 3,5 2

Phân xưởng sẽ hoạt động 250 ngày trong năm, chia thành 2 ca mỗi ngày, với mỗi ca sản xuất 2 mẻ nấu Trung bình, phân xưởng đạt sản lượng cao nhất là 26 ngày mỗi tháng, và để tính toán, chúng ta sẽ dựa vào năng suất lớn nhất Theo kế hoạch sản xuất, quý 2 sẽ là thời điểm quan trọng trong quá trình này.

Trong 3 tháng, phân xưởng hoạt động mạnh mẽ và đạt năng suất cao nhất, dự kiến sản xuất 3,5 triệu lít mỗi quý Tuy nhiên, do quý 2 chỉ có 75 ngày làm việc, năng suất sẽ đạt mức cao nhất trong thời gian này.

Tính cân bằng sản phẩm

Tính cân bằng sản phẩm của bai chai 11 0 Bx

3.2.1.1 Tính lượng bia và dịch

Tính lượng bia và dịch đường houblon hoá thu được: Áp dụng CT : n n x x x

Trong đó: T : lượng nguyên liệu đầu (lit) x 1… x2 : hao phí ở các công đoạn (%) n : số công đoạn

Từ công thức trên ta tính được lượng bia và dịch đường đưa vào các công đoạn như sau:

Bảng 3.2.3 Bảng tính lượng dịch và bia đưa vào các công đoạn

Hao phí Lượng dịch đưa vào (lít)

- Dịch đường houblon hoá 11 0 Bx ở 20 0 C có khối lượng riêng d = 1,042kg/m 3 Khối lượng của dịch đường houblon hoá ở 20 0 C là

- Lượng chất chiết có trong dịch đường houblon hoá 11 o Bx là

Trong quá trình nấu hoa, một phần chất hòa tan trong dịch đường bị mất đi, nhưng đồng thời cũng có chất từ hoa hòa tan vào dịch Do đó, nồng độ chất chiết trong dịch đường trước và sau khi nấu hoa được coi là không thay đổi.

-Tổng lượng chất chiết có trong dịch đường đưa vào quá trình nấu hoa là: 1470,34 (kg)

- Tổng lượng chất chiết cần thiết đưa vào quá trình nấu hồ hoá và đường hoá là

- Lượng chất chiết có trong nguyên liệu đầu là (do quá trình nghiền tổn thất 0,5%)

- Gọi: + lượng malt cần thiết để tạo ra 11667 lít bia là: M (kg)

+ Lượng gạo cần thiết để tạo ra 11667 lít bia là: G (kg)

Nguyên liệu Tỷ lệ (%) Độ ẩm (%) Độ hòa tan(%)

- Lượng chất chiết có trong M kg malt là

- Lượng chất chiết có trong G kg gạo là

- Mà ta có: Gạo/ malt = 40/60

- Tổng lượng chất chiết thu được từ malt và gạo là: (0,752 + 0,501) × M (kg)

- Ta có tổng lượng chất chiết thu được là:

3.2.1.3 Lượng bã malt và bã gạo

- Lượng chất khô có trong bã malt là:

- Lượng chất khô có trong bã gạo là:

- Tổng lượng chất khô trong bã là:

- Bã có độ ẩm 80% nên khối lượng bã ẩm của gạo và malt là:

3.2.1.4 Hoa houblon a) Lượng chế phẩm hoa

Trong bia thì để đánh giá độ đắng chủ yếu là đánh giá qua hàm lượng α - axít đắng Chúng tôi chọn bia chai có độ đắng 22mg/lít bia

Lấy hiệu suất trích ly chất đắng của hoa là 30 % thì lượng chất đắng ban đầu của hoa có trong 11218 lít bia là:

- Gọi lượng chế phẩm hoa viên 10% α – axít đắng cần sử dụng là H v (kg)

Chế phẩm hoa cánh 5% α – axít đắng cần sử dụng là Hc (kg)

Tỷ lệ sử dụng hoa theo độ đắng là 75% hoa viên và 25% hoa cánh

Ta coi như hoa viên có độ hoà tan là 40% và bã có độ ẩm 85% nên lượng bã hoa viên là: 6*(1 0, 4)

- Với việc cấy men giống thì lượng men giống sử dụng chiếm 10% so với dịch đưa vào lên men Vậy lượng men giống cần cấy vào là:

- Còn khi sử dụng men sữa thì chúng tôi chọn tỷ lệ tiếp là 1 % nên lượng men sữa cần là:

- Với việc sử dụng men sữa thì cứ 100 lít dịch đưa vào lên men thì cho 2 lít sữa men có độ ẩm 85% Vậy 1 mẻ nấu cho:

Lượng sữa men tái sử dụng chỉ chiếm 1% so với dịch đưa vào lên men, tương đương với 121,32 lít sữa men Phần còn lại có thể được bảo quản hoặc chuyển vào tank lên men khác.

Lượng men sữa thu hồi từ một tank có khả năng cung cấp cho hơn một tank cùng thể tích Ngoài ra, men sữa có thể được sử dụng đến đời thứ 6, do đó, trung bình cần tiến hành nhân giống ít nhất một lần mỗi tuần.

Ta coi như khối lượng riêng của nước là 1000g/lít tức 1lít có khối lượng là 1kg a) Lượng nước trong nồi hồ hoá

- Lượng bột gạo cho vào nồi hồ hoá:

- Lượng bột malt lót cho vào là

- Lượng bột cho vào hồ hoá là

- Lượng nước cho vào nồi hồ hoá là

- Lượng nước do nguyên liệu mang vào nồi hồ hoá là:

- Tổng lượng nước có trong nồi hồ hoá là

- Tổng lượng nước và bột cho trong nồi hồ hoá là

- Trong quá trình hồ hoá thì lượng nước bị tổn thất do bay hơi là 5% :

- Tổng lượng nước trong nồi hồ hoá khi đưa sang nồi đường hoá là

- Vậy tổng khối lượng dịch hồ hoá đưa sang nồi đường hoá là:

4756 + 986– 122= 5620 (kg) b) Lượng nước trong nồi đường hoá

- Lượng malt sau quá trình nghiền là

- Lượng bột malt cho vào đường hoá là

- Lượng nước cho vào nồi đường hoá là:

- Lượng nước do nguyên liệu mang vào nồi đường hoá là:

- Tổng lượng nước có trong nồi đường hoá trước khi cho dịch cháo vào là

- Tổng lượng dịch trong nồi đường hoá khi cho dịch cháo vào là

- Lượng nước khi cho dịch cháo vào là

- Trong quá trình đường hoá thì nước bay hơi 4 %

- Nên lượng nước còn lại trong nồi đường hoá là

- Dịch đường đưa sang thùng lọc

11265 – 450 = 10815 (kg) c) Lượng nước rửa bã

- Lượng nước có trong dịch đường houblon hoá 11 0 Bx sau quá trình đun hoa

- Quá trình nấu hoa thì lượng nước bay hơi mất 10 % nên lượng dịch trước khi vào nấu hoa là: 12828*100

- Lượng nước bị bay hơi là

- Lượng nước có trong dịch đường đưa vào nấu hoa là

- Lượng nước có trong 2000 kg bã ẩm 80% là

- Từ sơ đồ trên ta có tính theo thể tích nước thì:

V dịch đường + V nước 78 o C = V dịch đường trước nấu hoa + V bã ẩm 80%

C = Vdđ trước nấu hoa + V bã ẩm 80% – V dịch đường

- Vậy ta có lượng nước 78 0 C dùng để rửa bã là

- Ta coi như đường lên men là đường maltoza Ta có phương trình lên men:

- Ta có lượng dịch đưa vào lên men là 12132 (lít)

- Ta có khối lượng riêng của dịch đường 11 0 Bx là 1,042 kg/lít

→ Khối lượng dịch đưa vào lên men là

- Lượng chất chiết có trong dịch đường houblon hoá 11 0 Bx đưa vào lên men:

- Từ phương trình lên men và coi hiệu suất lên men là 63% ta có lượng CO2 sinh ra là

Nước rửa bã Lọc dịch

- Lượng CO 2 ngậm trong bia sau lên men là 2,5 g/l và tương ứng là

- Vậy lượng CO 2 thoát ra là

- Hiệu suất thu hồi CO2 là 70% nên lượng CO2 thu hồi được là

- Ở 20˚C, 1atm, CO 2 có khối lượng riêng 1,832kg/m 3 , thể tích của CO2 thu được là

Quá trình lọc bia diễn ra theo nguyên tắc lọc đẳng áp, giúp giữ lại lượng CO2 trong bia mà không bị thất thoát Sau khi lọc, bia có hàm lượng CO2 là 3g/l, trong khi yêu cầu là 4,5g/l, do đó cần bổ sung thêm CO2 để đạt tiêu chuẩn.

- Lượng CO 2 ngậm trong bia sau quá trình lọc là

- Lượng CO2 đạt yêu cầu cho quá trình bão hoà là

- Vậy lượng CO2 cần bổ sung là

- Thể tích CO 2 cần để cho quá trình bão hoà là

Termamyl 120L được cho vào giai đoạn hồ hoá với tỷ lệ 0,08% so với lượng gạo đưa vào Lượng Termamyl cần là:

Neutraza được cho vào quá trình đường hoá với tỷ lệ 0,15% so với lượng malt cho vào Lượng Neu cần là

Fulgamyl 800L cho vào đường hoá với tỷ lệ 0,12% so với khối lượng malt nấu và bằng

Lượng Ultraflo cho vào quá trình đường hoá là

Lượng bột trợ lọc diatomit sử dụng với tỷ lệ 1g/lít bia Vậy lượng bột cần để lọc

11525 lít bia thành phẩm là

Trung bình cứ 100 kg nguyên liệu cho vào nấu thì tạo ra 1,75 kg bã Vậy lượng bã lắng là (985,6+ 1129) x 1,75 / 100 = 37 (kg)

Bảng3.2.4 Tổng hợp cân bằng sản phẩm của bia chai 11 0 B

TT Hạng mục Đơn vị

2 Bột malt cho vào đường hóa Kg 1129 4516 301925

6 Nước cho vào hồ hóa Lít 4930 19720 1318417

7 Nước cho vào đường hóa Lít 4516 18064 1207702

Các sản phẩm trung gian

18 Tổng dịch trong nồi hồ hoá Kg 5916 23664 1582100

19 Nước đưa sang đường hóa Kg 4756 19024 1271906

20 Dịch cháo đưa sang nồi đường hoá Kg 5620 22481 1502995

21 Tổng dịch trong nồi đường hoá Kg 11265 45061 3012623

22 Dịch đường đưa sang lọc Kg 10815 43258 2892118

23 Dịch đưa vào nấu hoa Lít 14253 57013 3811731

25 Dịch đưa vào lắng Lít 12828 51312 3430558

26 Dịch đưa vào làm lạnh Lít 12507 50029 3344794

27 Dịch đưa vào lên men Lít 12132 48528 3244450

28 Bia đưa vào lọc Lít 11525 46102 3082228

29 Bia đưa vào bão hoà Lít 11410 45641 3051405

30 Bia đưa vào chiết Lít 11353 45413 3036148

31 Bia đưa thanh trùng Lít 11296 45186 3020968

32 Bia đưa đi kiểm tra Lít 11240 44960 3005863

33 Bia đưa đi dán nhãn, xếp két Lít 11229 44915 3002857

Sản phẩm phụ, phế liệu

35 Bã malt và gạo ẩm Kg 2003 8013.3 535746

Cân bằng sản phẩm của bia hơi 10 0 Bx

Đối với sản phẩm bia hơi ta có một số thông số công nghệ như sau:

- Các thông số chất lượng của nguyên liệu đưa vào giống với bia chai

- Sự hao tổn qua các công đoạn thể hiện ở bảng trên

- Nồng độ chất chiết trong dịch đường trước khi đưa vào lên men là: 10 0 Bx

- Khối lượng riêng của dịch đường 10 0 Bx là: 1,039kg/l

- Độ đắng trong bia hơi là: 18mg/l

- Hàm lượng CO2 yêu cầu trong bia thành phẩm là: 3,5g/l

Bằng cách tính tương tự ta có:

Bảng 3.2.5 Cân bằng của bia và dịch khi đưa vào các công đoạn:

Lượng dịch đưa vào (lít)

Bảng 3.2.6 Tổng hợp cân bằng sản phẩm cho bia hơi 10 0 Bx

TT Hạng mục Đơn vị

2 Bột malt cho vào đường hóa Kg 1017 4066.8 453157

6 Nước cho vào hồ hóa Lít 4416 17665 1968402

7 Nước cho vào đường hóa Lít 4067 16267 1812629

Các sản phẩm trung gian

18 Tổng dịch trong nồi hồ hoá Kg 5300 21198 2362083

19 Nước đưa sang đường hóa Kg 4261 17042 1898971

20 Dịch cháo đưa vào đường hoá Kg 5035 20138 2243979

21 Tổng dịch trong nồi đường hoá Kg 10118 40472 4509765

22 Dịch đường đưa sang lọc Kg 9713 38854 4329374

23 Dịch đưa vào nấu hoa Lít 14224 56898 6340009

25 Dịch đưa vào lắng Lít 12802 51208 5706008

26 Dịch đưa vào làm lạnh 12482 49928 5563380

27 Dịch đưa vào lên men Lít 12108 48432 5396684

28 Bia đưa vào lọc Lít 11503 46012 5127028

29 Bia đưa vào bão hoà Lít 11388 45552 5075771

30 Bia đưa vào chiết Lít 11331 45324 5050365

Sản phẩm phụ, phế liệu

35 Bã malt và gạo ẩm Kg 1800 7198 802112

Tính và chọn thiết bị

Tính và chọn thiết bị trong công đoạn chuẩn bị

Cân cho dây chuyền sản xuất bao gồm cân hoa và cân gạo, malt, với nguyên liệu được cân theo từng mẻ riêng biệt Để đạt năng suất cao nhất, cân được chọn theo mẻ có lượng nguyên liệu lớn nhất Đối với chế phẩm hoa houblon, cân có mã lớn nhất là 5 kg, phù hợp với túi đóng gói 5 kg Trong khi đó, đối với gạo và malt, cần chọn cân cho cả dây chuyền, với mã lớn nhất là 1000 kg, mã nhỏ nhất là 1 kg và sai số 0,5 kg.

Như vậy một mẻ thì gạo được cân một mã còn malt thì phải cân 2 mã Cân được chọn với các thông số sau:

- Mã cân lớn nhất: 1000kg

4.1.2 Máy nghiền Đối với dây chuyền sản xuất bia thì cần phải 2 máy nghiền

Nguyên liệu Bia hơi Bia chai

Máy nghiền malt 2 đôi trục với hệ thống sàng rung được chọn lựa dựa trên khả năng nghiền lượng malt lớn nhất, đảm bảo hiệu quả cho dây chuyền sản xuất chỉ sử dụng một máy nghiền malt.

Ta có lượng malt nghiền một mẻ là: 1225 (kg)

Chọn thời gian làm việc của máy nghiền malt trong một ca sản xuất là 2 giờ và hệ số sử dụng là 75%

Vậy năng suất máy nghiền malt là

Vậy chọn máy nghiền malt với các thông số kỹ thuật như sau:

C.Dài C.Rộng C.Cao C.Dài Đ.kính

Máy nghiền gạo sử dụng là máy nghiền búa, với thời gian làm việc trong một mẻ là 2 giờ và hệ số sử dụng đạt 75% Năng suất của máy được lựa chọn dựa trên năng suất cao nhất của lượng gạo cần nghiền trong mỗi mẻ.

- Ta có lượng gạo và malt lót cao nhất cần nghiền trong một mẻ là:

- Vậy năng suất thực tế của máy nghiền là:

→ Vậy chọn máy nghiền gạo với các thông số kỹ thuật như sau:

- Kích thước buồng nghiền: 400 x 200 (mm)

- Vận tốc quay: 2000 vòng/phút

Gầu tải là thiết bị quan trọng trong quy trình vận chuyển bột gạo và bột malt vào nồi hồ hóa và đường hóa Mỗi mẻ sản xuất yêu cầu một lượng bột malt và bột gạo nhất định để đảm bảo hiệu quả trong quá trình chế biến.

Nguyên liệu Bia chai Bia hơi

Bột gạo và bột malt lót 986 882

Khi lựa chọn gầu tải, cần căn cứ vào khối lượng bột cần vận chuyển tối đa trong mỗi mẻ Do đó, năng suất gầu tải phải được xác định dựa trên lượng bột malt cần vận chuyển cho sản xuất bia chai.

Chọn gầu tải làm việc 0,5h/mẻ và hệ số sử dụng là 75%

→ Năng suất thực tế của gầu tải là:

Vậy chọn gầu tải với đặc tính kỹ thuật:

Sau khi quá trình nghiền hoàn tất, bột được lưu trữ trong thùng chứa cho đến khi cần nấu Khi đó, bột sẽ được chuyển vào nồi nấu Bột malt dùng cho quá trình đường hóa được bảo quản trong thùng chứa riêng, khác với bột gạo và malt lót, được gọi là thùng chứa bột malt.

Ta biết một tấn malt chiếm thể tích 1,3m 3 Lượng bột malt cần dung trong một mẻ là (trong quá trình nghiền tổn thất 0,5%): 1129 (kg)

- Vậy thể tích nguyên liệu trong thùng chứa gạo trong một ca sản xuất là :

- Hệ số chứa đầy là 0,85 Vậy thể tích thực của thùng chứa bột malt là :

- Chọn thùng hình hộp đáy côn Thể tích của thùng có thể được tính theo công thức :

Trong đó : D : đường kính trụ của thùng (m)

H : chiều cao thùng (m), chọn H = 0,8D : góc đáy côn, chọn = 45 0 C h 1 : chiều cao phần côn (m), h 1 = D.tg = 0,5D

Ta có : H = 0,8D = 1,12m, h 1 = 0,5D = 0,7m Chọn thùng chứa bột gạo có các thong số sau :

- Đường kính phần trụ thùng : 1,4m

Thùng chứa bột cho vào nồi hồ hoá bao gồm bột gạo và bột malt lót Ta có lượng nguyên liệu cho 1 mẻ nấu là: Bột malt: 896 (kg)

Ta có 1 tấn malt có thể tích là 1,3 m 3 , còn một tấn gạo có thể tích là 0,75m 3 vậy thể tích của tổng bột là:

- Chọn hệ số sử dụng của thùng là 85 % Tính tương tự như thùng chứa bột malt ta có thùng chứa bột gạo có thông số kỹ thuật như sau:

Thiết bị trong phân xưởng nấu

Thiết bị chính trong phân xưởng nấu gồm có:

4.2.1.1 Tính và chọn thiết bị

Thiết bị hồ hoá được chọn dựa vào năng suất mẻ lớn nhất Ta có lượng nguyên liệu đưa vào nồi hồ hoá của 1 mẻ bia chai:

Nguyên liệu Bột gạo Bột malt lót Nước Tổng dịch

- Nồng độ chất khô trong dịch đường là:

Tại nhiệt độ 20°C, khối lượng riêng của dung dịch đường được tra cứu từ bảng 1.86 trong sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất là 1,059 kg/l.

- Thể tích dịch trong nồi hồ hoá là:

- Chọn hệ số sử dụng của thiết bị là 70 % nên ta có thể tích thực của thiết bị là:

* Chọn thiết bị hồ hoá là thiết bị thân hình trụ, đáy và đỉnh chóp làm bằng thép không gỉ, có các thông số như sau: H = 0,6D; h1 = 0,2D; h 2 = 0,15

- Thể tích của nồi hố hoá là:

→ Vậy chọn thiết bị hồ hoá với các thông số kỹ thuật như sau:

Thể tích: 8 (m 3 ) Đường kính trong: D = 2,4 (m)

Chiều cao thân trụ của thiết bị là 1,5 mét, trong khi chiều cao phần đỉnh đạt 0,4 mét và chiều cao phần đáy là 0,5 mét Thiết bị có chiều dày thành là 3 mm và khoảng cách giữa hai lớp vỏ là 50 mm Đường kính ngoài của thiết bị là 2,5 mét.

- Cánh khuấy: Đường kính cánh khuấy: D k =2,1 (m) Tốc độ quay của cánh khuấy: 30 ÷ 35 vòng/phút

Công suất cánh khuấy: 8 kw

4.2.1.2 Tính diện tích truyền nhiệt

*) Bề mặt truyền nhiệt của nồi hồ hoá:

Trong đó: Q: Lượng nhiệt cần trao đổi (Kcal/h)

K: Hệ số truyền nhiệt (Kcal/m 2 h.độ) ttb: Hiệu số nhiệt độ có ích

Với áp suất hơi sử dụng ở đây là P = 3 kg/cm 2

: Hệ số dẫn nhiệt của thành nồi

( Tra bảng I.125 – quá trình và thiết bị - 127 – tập 1)

1 : Hệ số cấp nhiệt từ hơi nóng đến thành nồi (kcal/m 2 h 0 C)

2 : Hệ số cấp nhiệt từ thành nồi vào dịch (kcal/m 2 h 0 C)

Thay vào công thức ta có :

Với: Qm: lượng nhiệt cung cấp trong giai đoạn cần lớn nhất (kcal/h)

T: Thời gian cấp nhiệt ở giai đoạn này (h)

Trong quá trình hồ hoá, giai đoạn nâng nhiệt từ 45°C lên 95°C yêu cầu cung cấp nhiệt lớn nhất Tốc độ nâng nhiệt trung bình là 1°C mỗi phút, do đó thời gian cần thiết cho giai đoạn này được xác định.

Trong đó: G: khối lượng của dịch trong nồi hồ hoá (kg)

C: Nhiệt dung riêng của khối dịch (kcal/kg.độ) t 1 : Nhiệt độ đầu của giai đoạn này ( 0 C) t2 : Nhiệt độ sau của giai đoạn này ( 0 C)

Ta có thang nhiệt độ của quá trình hồ hoá của bia hơi và bia chai như sau:

- Từ đây ta lấy giai đoạn cần cung cấp nhiệt lớn nhất là giai đoạn nâng nhiệt từ 45 lên

C a: Hàm ẩm của dịch đường (%)

C1: Tỷ nhiệt của chất hoà tan (kcal/kg.độ)

C2: Tỷ nhiệt của nước (kcal/kg.độ)

Tra bảng 1.149 – sổ tay quá trình và thiết bị - tập 1- 168 có:

3) Tính t t min max min max t lg t 3 , 2 t t Ở áp suất P = 3 kg/cm 2 → t = 132,9 o C

- t max : hiệu số nhiệt độ lớn nhất giữa hơi nóng và khối dịch đun ( 0 C) tmax = 132,9 - 45 = 87,9 ( 0 C)

- t min : hiệu số nhiệt độ nhỏ nhất giữa hơi nóng và khối dịch đun ( 0 C) tmin = 132,9 – 95 = 37,9ºC

→Vậy diện tích truyền nhiệt của nồi :

Thiết bị đường hoá được chọn dựa vào năng suất mẻ lớn nhất

- Quá trình hồ hoá chất hoà tan bị tổn thất 1 % nên lượng chất khô do nguyên liệu từ nồi hồ hoá mang vào là

Ta có lượng nguyên liệu đưa vào nồi hồ hoá của 1 mẻ bia chai:

Bột gạo Malt lót Tổng nước có (không từ nguyên liệu)

- Nồng độ chất khô trong dịch đường là:

Ở 20 độ C, theo bảng phụ lục 1 trong tài liệu "Khoa học công nghệ malt và bia", khối lượng riêng của dung dịch đường được xác định là d = 1,07 kg/l, như đã nêu trong "Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất 1".

- Thể tích dịch trong nồi đường hoá là:

- Chọn hệ số sử dụng của thiết bị là 70 % nên ta có thể tích thực của thiết bị là:

* Chọn thiết bị đường hoá là thiết bị thân hình trụ, đáy và đỉnh chóp làm bằng thép không gỉ, có các thông số như sau: H = 0,6D; h1 = 0,2D; h2 = 0,15

- Thể tích của nồi hố hoá là:

Bằng cách tính tương tự ta có:

4.2.2.2 Tính bề mằt truyền nhiệt

Bằng cách tính tương tự như ở bề mặt truyền nhiệt của nồi hồ hoá ta có

→ Vậy diện tích truyền nhiệt là

Diện tích tính (m 2 ) Hệ số an toàn Diện tích thực tế (m 2 )

Quá trình đường hoá thì lượng chất hoà tan tổn thất là 1,5% Nên ta có:

- Lượng chất khô do malt mang vào thùng lọc là

- Lượng chất khô do gạo mang vào nồi hồ hoá là

Chất khô do malt mang vào

Chất khô do gạo mang vào

- Nồng độ chất hoà tan có trong dịch đường mang vào lọc là

→ d = 1,075 (kg/l) – theo bảng I.86 – tr59 – sổ tay các quá trình và thiết bị công nghệ hoá chất – tập 1

- Vậy thể tích của dịch đường đưa vào lọc là

Chọn thùng lọc có dạng thân trụ đáy bằng, đỉnh chóp có: Đường kính: D (m)

Lớp đáy giả có chiều cao 30mm Phần đáy giả không thực hiên chứa dich đường nên ta chọn hệ số sử dụng thùng là 75%

→ Suy ra thể tích thực của thùng là

- Thể tích thùng được tính như sau:

- Vậy chọn thùng lọc với các thông số như sau:

Chiều dày thành thiết bị: = 5 (mm)

Diện tích bề mặt lưới lọc: 5,7 (m 2 )

Lớp lưới lọc có các rãnh kích thước 30mm x 50mm và diện tích rãnh chiếm 24% diện tích đáy (diện tích lưới lọc)

Hệ thống cánh khuấy đảo bao gồm 12 cánh khuấy được lắp đặt trên một trục thẳng đứng, kết nối với động cơ nằm ở phía dưới Dưới các cánh khuấy, có hai dao cạo bã đối xứng qua trục quay, giúp tối ưu hóa quá trình khuấy trộn.

Hệ thống ống thu dịch lọc gồm 14 ống

4.2.4.1 Tính toán thiết bị nấu hoa

- Dịch sau nấu hoa có thể tích: 12828 (lít) 12,83 (m 3 )

- Quá trình đun hoa thể tích dịch giảm 10% do nước bay hơi, thể tích dịch trước đun hoa:

Thể tích sử dụng của nồi là 70%, thể tích thực tế của nồi cần đạt là:

* Chọn thiết bị đun hoa là thiết bị thân hình trụ, đáy và đỉnh chóp làm bằng thép không gỉ, có các thông số như sau:

- Thể tích của nồ nấu hoa là:

- Tương tự cách tính như nồi hồ hoá và đường hoá ta có:

4.2.4.2 Tính bề mặt truyền nhiệt

- Tương tự cách tính như ở nồi hồ hoá và đường hoá ta có:

Qua trình lọc thì chất khô bị tổn hao mất 1 % nên lượng chất khô còn lại đưa vào nấu hoa là

- Lượng chất khô do malt mang vào

- Lượng chất khô do gạo mang vào

- Khối lượng dịch đưa vào nấu hoa: 14253 (kg)

- Hàm ẩm của dịch đường đưa vào nấu hoa

Bằng cách tính tương tự ta có bảng sau: t1

- Chọn hệ số an toàn là 1,2 nên diện tích truyền nhiệt cần là

Diện tích tính Hệ số an toàn Diện tích thực tế

*)Chọn thiết bị truyền nhiệt

- Chọn thiết bị truyền nhiệt dạng ống trùm với:

+ Ống truyền nhiệt có đường kính là : 50mm

+ Số hình lục giác là: 4

+ Chiều cao của chùm ống là: h= l (m)

→ Tra bảng V.11 – Tr48 – sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hoá chất – tập 2 ta có:

Số ống trên đường xuyên tâm của hình sáu cạnh

T.số ống không kể các ống trong các hình viên phân

- Diện tích truyền nhiệt các ống trong :

Trong đó thì: d: đường kính ống (m) l: Chiều dài ống (m)

- Đường kính của thiết bị gia nhiệt:

Với : t: khoảng cách giữa tâm hai ống t = (1,2 ÷ 1,5)d.→ chọn t = 1,5d b: số ống bố trí trên đường xuyên tâm của hình lục giác

- Diện tích truyền nhiệt lớp vỏ ngoài

Thùng lắng xoáy là một khối trụ rỗng với đáy có độ dốc nhỏ 2%, được thiết kế với đáy bằng đỉnh chóp và làm từ Inox Đường bơm dịch vào được đặt ở độ cao 1/3 chiều cao khối dịch từ đáy, giúp tạo dòng xoáy tối ưu và hạn chế hòa tan Oxy vào dịch Dịch sẽ được lấy ra qua lỗ gần sát thành nồi ở vị trí dốc nhất.

- Lượng dịch đường đưa vào lắng xoáy ở một mẻ nấu là : 12828 lít

- Hệ số sử dụng là 70%.Thể tích thực của thùng lắng xoáy là :

- Thể tích thùng lắng xoáy tính theo công thức :

→ Chọn : H = 1,2D ( chiều cao phần trụ ) h2 = 0,15D ( chiều cao phần đỉnh )

Thay các giá trị trên vào công thức ta có :

4.2.6.1 Tính và chọn thiết bị

Thiết bị làm lạnh dạng tấm bản được chế tạo từ thép không gỉ, có hình chữ nhật mỏng và được xếp chồng lên nhau với các tai ở bốn góc Khi ghép lại, thiết bị tạo thành bốn mương dẫn: dịch đường vào, dịch đường ra, tác nhân lạnh vào và tác nhân lạnh ra Máy làm lạnh hoạt động qua hai cấp, mang lại hiệu quả tối ưu trong quá trình làm lạnh.

- Lượng dịch cần làm lạnh là:12057 (lít) = 12,06 (m 3 )

- Khối lượng dịch cần làm lạnh là:

4.2.6.2 Tính bề mặt truyền nhiệt của máy lạnh

Máy lạnh được chia làm 2 cấp nên ta có: F = F1 + F2

Tính tương tự ta có:

- Vậy diện tích bề mặt truyền nhiệt của máy làm lạnh nhanh là

- Năng xuất làm lạnh là

Vậy chọn máy làm lạnh với thông số:

- Bề mặt truyền nhệt cấp 1: 8 (m 2 )

- Bề mặt truyền nhiệt cấp 2: 18 (m 2 )

- Kích thước máy lạnh: 1000 x 500 x 1000 mm

Thùng đun nước nóng đóng vai trò quan trọng trong quá trình rửa bã, cung cấp nước cho nồi hồ hóa, nồi đường hóa và đảm bảo vệ sinh thiết bị trong phân xưởng sản xuất.

- Lượng nước cần cho quá trình rửa bã là: 5956 (lít/mẻ)

- Lượng nước cho vào nồi hồ hoá: 4930 (lít/mẻ)

- Lượng nước cho vào nồi đường hoá: 4516 (lít/mẻ)

Lượng nước vệ sinh thiết bị trong phân xưởng rất quan trọng, đặc biệt là cho các thiết bị như nồi hồ hóa, nồi đường hóa, thùng lọc và nồi nấu hoa Mỗi nồi cần khoảng 400 lít nước để rửa, do đó tổng lượng nước vệ sinh thiết bị sẽ được tính toán dựa trên số lượng nồi trong quy trình sản xuất.

- Vậy lượng nước cần đun là:

- Chọn thiết bị đun nước nóng có dạng thân trụ, đáy và đỉnh chóp Kích thước như sau:

- Hệ số sử dụng thiết bị là 80% nên thể tích thực của thiết bị là

- Thể tích thiết bị tính theo công thức:

- Vậy chọn thiết bị đun nước nóng với các thông số sau:

Hệ thống CIP của phân xưởng nâu gồm 3 thùng :

+ Một thùng chứa nước nóng

+ Một thùng chứa xút ( NaOH )

+ Một thùng chứa chất sát trùng ( P3 Oxonia )

Các thùng làm việc không áp lực được chế tạo hoàn toàn từ Inox, với thiết kế hình trụ, đáy và nắp dạng chỏm cầu Thiết bị này có van vào ra của dịch, cửa vệ sinh và cửa đưa hoá chất vào, với đường kính D và chiều cao phần trụ H.

Mỗi mẻ nấu cần sử dụng 5% lượng chất lỏng để CIP, với hệ số sử dụng là 0,8 Trong phân xưởng nấu, thể tích của nồi nấu hoa là lớn nhất, do đó, việc tính toán sẽ dựa trên thể tích của nồi nấu hoa.

- Thể tích của mỗi thùng CIP là

Ta có: tru dinh day

Chọn thiết bị phân xưởng lên men

Gồm: thùng nhân giống cấp 1

Thùng nhân giống cấp 2 Thùng rửa men sữa Thùng hoạt hoá men sữa Tank lên men

Máy lọc đĩa Tank bão hoà CO2

Hệ thống thùng CIP phân xưởng lân men.

Trong công nghệ sản xuất bia, quá trình lên men chính và lên men phụ diễn ra đồng thời trong thiết bị gọi là tank lên men Thiết kế của tank lên men đảm bảo có khả năng chứa toàn bộ dịch lên men trong những ngày sản xuất cao điểm.

- Lượng dịch đưa vào lên men trong một ngày cao điểm nhất là

- Thể tích men giống cho vào là

- Tổng lượng dịch đưa vào tank lên men là

*) Chọn tank lên men có cấu tạo thân trụ, đáy côn, đỉnh cầu với: Đường kính: D (m)

Chiều cao chỏm cầu: h4 = 0,15D (m) Đáy côn có góc là 60 0 C

Hệ số sử dụng là 70%

- Vậy thể tích thực của tank lên men là

- Vậy ta có các thông số của tank lên men như sau:

Thể tích dịch đưa vào tank

- Thời gian lên men chính là: 7 ngày

- Thời gian lên men phụ là: 10 ngày

- Số tank dự trữ là: 1 tank

*) Ta chọn tank lên men

Chọn tank lên men chế tạo từ Inox dày 3mm riêng vành đỡ tank làm bằng thép

CT 3 Tank làm việc ở áp suất < 1,2 bar, áp suất thử của áo lạnh glycol của tank là 6 bar Diện tích bề mặt truyền nhiệt phải đảm bảo hạ 12ºC trong 24 giờ Tank có dạng thân trụ, đáy côn, nắp chỏm cầu Toàn bộ thùng được đặt trên bệ bê tông đặt ngoài trời, khoảng cách từ đáy thiết bị đến mặt đất là 1,4m Mỗi tank đều được trang bị hệ thống làm lạnh, lớp bảo ôn dày 150mm, riêng phần chỏm cà phần cửa vệ sinh không cần bảo ôn, vật liệu bảo ôn là polyurethan, có các rơle nhiệt tự động, rơle áp, van lấy mẫu, van an toàn, đồng hồ đo áp lực, đồng hồ đo nhiệt độ, hệ thống Cip, hệ thống thu hồi CO2, van xả đáy…

Diện tích làm lạnh của tank lên men cần : 1-1,5m 2 /m 3 dịch Vậy diện tích truyền nhiệt cho mỗi tank là : 1,25 x 53,38 = 66,69m 2

Diện tích truyền nhiệt được chia làm 3 khoang;

Chọn thùng nhân giống cấp 2 có cấu tạo thân trụ đáy côn, đỉnh chỏm cầu Với: Đường kính là D

Chiều cao phần côn là h1: h 1 =0,2D (m)

Chiều cao phần nắp là h2: h2 =0,1D (m)

Hệ số sử dụng thùnglà : 80%

- Ta biết lượng men giống cấp vào tank lên men bằng 10% lượng dịch đưa vào lên men nên:

+ Thể tích thực tế của thùng nhân giống cấp 2 là

- Ta có: V thung V tru V day V dinh

Vì diện tích đáy và đỉnh nhổ nên ta coi như:

* Chọn thùng nhân giống câp 2 có các đặc tính sau :

Thùng thiết nhân men cấp 2 có dạng hình trụ với đáy côn và đỉnh cầu, được chế tạo từ Inox dày 10mm Thùng được trang bị lớp áo lạnh và lớp bảo ôn dày 90mm, cùng với hệ thống sục khí, van an toàn, nhiệt kế và kính quan sát Thiết bị hoạt động ở chế độ không áp lực, với tốc độ gia nhiệt khối dịch từ 1 - 1,5ºC/phút.

Diện tích làm lạnh cần 1-1,5m 2 /m 3 dịch men giống Vậy bề mặt trao đổi nhiệt cần thiết là : 1,5 x 4,85 x 10% = 7,28m 3

Thùng nhân giống cấp 1 chứa lượng men bằng 1/10 so với thùng nhân giống cấp 2, trong khi hệ số sử dụng của thùng nhân giống cấp 2 đạt 80% Do đó, thùng nhân giống cấp 1 có thể tích tương ứng với tỷ lệ này.

Chọn thùng nhân giống cấp 1 có cấu trúc và đặc tính tương tự như thùng nhân giống cấp 2 Thùng nhân giống cấp 1 được thiết kế với các thông số kỹ thuật cụ thể, đảm bảo hiệu quả trong quá trình nhân giống.

4.3.4 Thiết bị rửa men sữa

- Lượng men nhà máy thu hồi trong một ngày là

- Thiết bị rửa men phải có thể tích gấp 3 lần thể tích men thu hồi nên thể tích thùng phải chứa là

- Vì hệ số sử dụng của thùng là 80% nên thể tích thực của thùng là

Thùng rửa sữa men có thiết kế hình trụ với đáy côn và đỉnh hình chóp cầu, được chế tạo từ thép không gỉ với hai lớp vỏ Kích thước của thùng bao gồm đường kính D, chiều cao H bằng 1,2D, chiều cao đáy h1 là 0,2D, chiều cao đỉnh h2 là 0,15D, và bề dày 5 mm.

Tương tư cách tính thiết bị nhân giống ta có:

Lượng bia đem bão hoà

- Lượng bia lọc trong một ngày là:

- Mỗi ngày máy làm việc hai ca, mỗi ca làm việc 4 giờ và hế số sử dụng là 80% nên năng suất thực tế của máy là:

→Chọn máy lọc bia như sau:

Loại máy lọc: máy lọc đĩa

4.3.6 Thiết bị bão hoà CO 2

- Lượng bia cần bão hoà trong một ngày là

Mỗi ngày, cần bổ sung 3209 m³ CO2 để tăng cường khả năng bão hòa CO2 trong bia Để đạt được điều này, CO2 được đưa vào với áp lực nhất định trong tank chứa bia cũng có áp lực Thiết bị bão hòa CO2 được thiết kế dưới dạng thân trụ đứng, đáy côn và đỉnh hình chỏm cầu, có lớp áo lạnh và bảo ôn, được chế tạo từ inox và chịu được áp lực lên đến 8 kg/cm² Kích thước của thiết bị tương tự như tank lên men.

Và chọn số tank dùng bão hoà là 4 tank

Hệ số sử dụng là: 80%

- Thể tích thực tế của mỗi tank bão hoà CO 2 là

Bằng cách tính tương tự như thiết bị lên men ta có bảng kích thước và các thông số kỹ thuật của tank bão hoà CO2 như sau:

Thể tích dịch đưa vào bão hoà

4.3.7 Hệ thống vệ sinh - Cip phân xưởng lên men

Hệ thống CIP trong phân xưởng lên men gồm 4 thùng chứa :

Dung dịch P3 Oxonia Nước thường

Chọn thùng làm bằng Inox có thân trụ, đỉnh và đáy cầu có đường kính D, chiều cao phần tru H =1,5D, chiều cao phần đáy h1 =h 2 = 0,1D

Thể tích dịch Cip cần bằng 5% thể tích thiết bị, tức là bằng :

76,26 x 5% =3,81 (m 3 ) Thùng Cip có hệ số chứa đầy là 0,8 nên thể tích thực của nó là

3,81 / 80% =4,76 (m 3 ) Tương tự hệ thống CIP phân xưởng nấu ta có thông số của CIP phân xưởng lên men như sau:

Tính và chọn thiết bị phân xưởng hoàn thiện

- Lượng bia cần chiết trong một ngày là:

- Bock dùng để chiết là loại bock 50 lít Nên số bock cần là

Chọn 1 máy rả bock và máy rửa bock làm việc 4h/ca với hệ số sử dụng là 85% nên năng suất của máy là

Vậy chọn máy rửa bock với:

Máy chiết bock chọn làm việc đồng bộ với máy rửa bock và hệ số sử dụng là 80% Năng suất thực tế máy cần đạt là

Vậy chọn máy chiết bock với:

4.4.2.1 Máy chiết chai và dập nút chai

- Lượng bia chiết trong một ngày là:

- Chai sử dụng là chai có dung tích là 0,5 lít nên số chai cần thiết cho quá trình chiết chai là

- Máy chiết chai làm việc 2 ca/ngày và mỗi ca làm việc 3h và hệ số sử dụng là 70% nên năng suất của máy là

- Năng suất của máy dập nút chai phụ thuộc vào máy chiết nên ta chọn máy dập nút chai có thông số kỹ thuật như sau:

Kích thước máy: 2000 x 2000 x 2000 mm Áp lực đường dập nút: 60 kg/ cm 3

→ Chọn máy chiết chai và dập nút như sau:

Năng suất chiết và dập nút chai: 22000 chai/h

Công suất: 4 KW Áp lực đường dập nút: 60 kg/cm 3

- Số chai đưa vào quá trình chiết là: 89832 (chai)

- Do trong quá trình rửa chai và kiểm tra thì bị hao tổn 1 % do vỡ hay không đạt yêu cầu

Vì vậy số chai đưa vào quá trình rửa thực tế là

- Máy rửa chai làm việc 3h/ca và hệ số sử dụng của máy là 80% nân năng suất thực tế cần đạt là

→ Vậy chọn máy rửa chai với:

- Sau quá trình chiết chai thì bị tổn thất 1% nên số lượng chai đưa đi thanh trùng là:

- Thời gian làm việc của máy là 6h/ngày và hiệu suất làm việc 80% nên năng suất của máy là

→ Vậy ta chọn máy có thông số kỹ thuật như sau:

Thể tích bể chứa nước 45 o C là: 3 m 3

Thể tích bể chứa nước 65 o C là: 3 m 3

Thể tích bể chứa nước 35 o C là: 3m 3 Áp suất hơi trong máy: 2kg/cm 3

Sau khi bia được thanh trùng, nó sẽ được chuyển đến công đoạn dán nhãn, do đó, năng suất của máy dán nhãn cần phải đồng bộ với máy thanh trùng Vì lý do này, chúng ta lựa chọn máy dán nhãn với các thông số kỹ thuật phù hợp.

Số vòng quay: 15 vòng / phút

Bơm

Do độ nhớt của dịch đường, bán thành phẩm và bia là không cao lắm nên ta chọn bơm ly tâm để vận chuyển dịch

Bơm ly tâm có năng suất : 15 ÷ 20 m 3 /h

Số lượng bơm sử dụng : 14 bơm

- Phân xưởng lên men : 5 cái

Bảng4.1 Bảng tổng thiết bị của phân xưởng

STT Tên thiết bị Năng suất Số lượng Kích thước (mm) Kg/h kg

22 CIP phân xưởng lên men 4.76 4 1.6 2 0.2 0.2

26 Máy chiết và dập nút chai 22000 (Chai/h) 1 4.5 x 2 x 2.5

Tính hơi – nước - lạnh

Tính hơi cho phân xưởng

5.1.1.1 Nhiệt cho quá trình hồ hoá

- Ta có quá trình hồ hoá diễn ra theo những nấc nhiệt độ:

- Vậy nhiệt cung cấp cho nồi hồ hoá bao gồm:

Q 1 : lượng nhiệt cung cấp cho quá trình nâng nhiệt độ nồi hồ hoá từ 45 0 C lên

Q 2 : lượng nhiệt cần thiết cho quá trình giữ nhiệt độ 63

Q3 : Lượng nhiệt cần cung cấp để nâng nhiệt độ từ 63 lên 95 0 C

Q4 : Lượng nhiệt cần để giữ nhiệt độ nồi hồ hoá ở 95 0 C

Q 5 : Lượng nhiệt để nâng nhiệt độ từ 95 lên 100 0 C

Q6 : Lượng nhiệt để giữ nhiệt ở 100 0 C

*) Ta có nhiệt lượng cần cho quá trình nâng nhiệt lên được tính theo công thức:

Với G : Khối lượng dịch cháo (kg)

C: Nhiệt dung riêng của khối dịch (kcal/kg.độ) t 1 : Nhiệt độ trước quá trình nâng nhiệt ( 0 C) t2 : Nhiệt độ sau quá trình nâng nhiệt ( 0 C)

C a: Hàm ẩm của dịch đường (%)

C 1 : Tỷ nhiệt của chất hoà tan (kcal/kg.độ)

C 2 : Tỷ nhiệt của nước (kcal/kg.độ)

*) Lượng nhiệt cần cho quá trình giữ nhiệt được tính theo công thức:

Nhiệt lượng riêng của nước, được ký hiệu là i’, có giá trị là kcal/kg Để xác định các tính chất lý hóa của nước bão hòa, người dùng có thể tham khảo bảng I.250, trong đó các thông số này phụ thuộc vào áp suất Thông tin chi tiết có thể tìm thấy trong tài liệu "Sổ tay quá trình và thiết bị tập 1", trang 312.

W : Lượng nước bay hơi trong giai đoạn này (kg)

- Theo phần tính trước ta có: t1

- Quá trình hồ hoá thì một lượng nhiệt bị tổn thất do:

- Để đun nóng thiết bị : 2%

- Do tổn thất ra môi trường: 2%

- Vậy lượng nhiệt thực tế cần cung cấp cho quá trình hồ hoá là

5.1.1.2 Lượng nhiệt cần cho quá trình đường hoá

- Ta có nấc nhiệt độ và thời gian cuả quá trình hồ hoá là

- Khối lượng dịch trong nồi đường hoá: G = 11265 (kg)

- Hàm ẩm của khối dịch là : a = 83%

Nhiệt hàm riêng của nước

- Lượng nhiệt thực tế cần cung cấp cho quá trình đường hoá là

5.1.1.3 Lượng nhiệt cần cung cấp cho nồi nấu hoa

Bằng cách tính tương tự ta có t1

Quá trình nấu hoa bị tổn thất mất 5% lượng nhiệt nên lượng nhiệt thực tế cần cho quá trình nấu hoa là

5.1.1.4 Nhiệt cung cấp để đun nước nóng

- Lượng nước cần đun cho một mẻ để rửa bã là : 5956 (lít)

- Lượng nhiệt cần để đun nước từ 25 0 C lên 78 0 C là

- Lượng nhiệt bị tổn thất trong quá trình này là 5% nên lượng nhiệt thực tế cần là

*) Vậy tổng lượng nhiệt cần cung cấp cho phân xưởng nấu là

5.1.2 Nhiệt cung cấp cho khu hoàn thiện

5.1.2.1 Nhiệt cho quá trình thành trùng bia chai

- Lượng chai cần thanh trùng trong một ngày là: 88489 (chai loại 500ml)

- Khối lượng mỗi chai là 0,65 kg/chai nên khối lượng của tổng số chai cần thanh trùng một ngày là

- Trong máy thanh trùng gồm 3 vùng:

Vì vậy lượng nhiệt cần cho quá trình thanh trùng chính là lượng nhiệt cần thiết để nâng nhiệt độ của chai bia từ nhiệt độ 25 lên 65 0 C

5.1.3.1 Tính lượng hơi cần thiết cho khu vực nấu

- Lượng hơi cần cung cấp đươc tính theo công thức

Q : lượng nhiệt cần cung cấp (kcal) i” : Nhiệt lượng riêng của hơi nước (kcal/kg)

: nhiệt hàm riêng của nước ngưng (kcal/kg)

Tra trong bảng 1.250 và bảng 1.251 –sổ tay quá trình và thiết bị tập 1 – tr 312 -315 Ta có: i” = 651,6 (kcal/kg) tại P =3 at

- Phân xưởng nấu trung bình ngày nấu 4 mẻ nên lượng nhiệt cần cung cấp cho một ngày của phân xưởng nấu là

- Trung bình thì mỗi ca phân xưởng nấu thực hiện nấu trong 7h nên lượng hơi cần cung cấp trong 1 giờ là

D kg h x x 5.1.3.2 Lượng hơi cần cung cấp cho quá trình thanh trùng

- Ta có năng suất của máy thanh trùng là: 20000 (chai/h)

- Lượng nhiệt cần cung cấp cho quá trình thanh trùng trong 1 giờ là

- Vậy lượng hơi cần cung câp cho quá trình thanh trùng trong 1 giờ là

5.1.3.3 Lượng hơi cung cấp cho hấp chai, thanh trùng đường ống thiết bị

Lượng hơi cần cung cấp cho quá trình hấp chai, thanh trùng đường ống thiết bị trung bình là : 100 (kg/h)

*) Vậy tổng lượng hơi cần cung cấp cho cả phân xưởng trong 1 giờ là

- Trong quá trình vận chuyển thì hơi bị tổn thất mất 10% nên lượng hơi thực tế cần cung cấp là

Nồi hơi sử dụng nhiên liệu là than

Năng suất : 3000(kcal/h) Áp suất làm việc : 10 at

Nhiệt độ hơi : 183 0 C Đường kính : 2 (m)

Diện tích bề mằt đốt nóng : 50 m 2 Đường kính ống hơi : 550 mm

**) Tính lượng nhiên liệu cần dùng

Nhiên liệu sử dụng cho nồi hơi là than và được tính theo công thức:

D : năng suất nồi hơi (kcal/h) q : lượng nhiệt của nguyên liệu toả ra khi đốt (q e00 kcal/h)

: hệ số hữu ích của nồi ( = 75%) i”h : nhiệt hàm của hơi nước ra khỏi nồi hơi : i” = 651,6 (kcal/kg) i’n: nhiệt hàm của nước (ở 25 0 C thì i’ = 25 kcal/kg)

- Hiệu suất đốt thực tế là 80% nên lượng than cần trong 1 giờ là

- Mỗi ngày thì coi như nồi hơi đốt trong 16 giờ nên lượng than cần cho một ngày là

- Lượng than cần cho 1 tháng hoạt động cao nhất là

- Vậy lượng than trong 1 năm cao nhất là

** ) Tính kích thước cho bãi chứa than, xỉ

- Lượng than cần cung cấp trong một ngày là 6170 kg Cứ 1m 2 chứa được 500kg than Lượng than trong một ngày chiếm diện tích là

- Ta xây dựng bãi chứa than chứa được lượng than đủ cung cấp cho 7 ngày Vậy diện tích bãi chứa than là:

- Xỉ được chứa trong bãi 2 ngày vận chuyển một lần Nên bãi chứa than và xỉ xây dựng như sau:

Tính lượng nước cần thiết cho phân xưởng sản xuất

5.2.1 Lượng nước dùng cho khu nấu

5.2.1.1 Lượng nước đi vào bia thành phẩm

- Lượng nước cho vào nồi hồ hoá trong 1 ngày: 19720(lít/ngày)

- Lượng nước cho vào nồi đường hoá trong 1 ngày : 18064 (lít/ngày)

- Lượng nước cho quá trình rửa bã trong 1 ngày: 23824 (lít/ngày)

*) → Tổng lượng nước cần dùng cho bia thành phẩm là

5.2.1.2 Lượng nước dùng cho máy lạnh

Quá trình làm lạnh dịch đường trong phân xưởng houblon hoá sử dụng máy làm lạnh nhanh hai cấp Ở cấp 1, nước có nhiệt độ 20 độ C được sử dụng để làm lạnh dịch đường từ 90 độ C xuống 60 độ C Nước làm lạnh sau khi ra khỏi hệ thống sẽ có nhiệt độ nhất định.

- Lượng nhiệt cần cấp cho vùng làm lạnh cấp 1 là:

- Lượng nước cần dùng cho máy làm lạnh là

5.2.1.3 Lượng nước dùng để vệ sinh thiết bị, sàn nhà, đương ống

- Lượng nước dùng cho quá trình này chiếm 10% so với tổng lượng nước cần dùng cho vào bia thành phẩm

**) → Tổng lượng nước cần dùng cho phân xưởng nấu là

5.2.2 Lượng nước cần cho khu lên men

5.2.2.1 Nước vệ sinh tank lên men và sàn nhà

- Bình thường thì trung bình mỗi ngày vệ sinh 1 tank lên men Lượng nước vệ sinh chiếm 5% thể tích tank lên men

- Lượng nước vệ sinh sàn nhà: trung bình là 3lít/m 2

- Dự định phân xưởng lên men có kích thước: 36 x 24 (m)

- Vậy lượng nước vệ sinh sàn nhà là

→ Tổng lượng nước cần cho vệ sinh tank lên men và sàn nhà là

5.2.2.2 Nước cần cho nhân giống men và rửa men

Lượng nước cần để rửa men sữa mỗi lần gấp đôi lượng men sữa, và trung bình thực hiện rửa 2 lần Do đó, tổng lượng nước cần thiết cho quá trình rửa men sữa là rất lớn.

- Lượng nước vệ sinh tank nhân giống và thùng rửa men sữa chiếm 5% thể tích và bằng

- Lượng nước dùng cho nhân giống men và rửa men sữa là

5.2.2.3 Lượng nước vệ sinh tank bão hoà CO 2

- Lượng nước vệ sinh chiếm 5 % thể tích tank và bằng:

**)→ Vậy tổng lượng nước cần dùng cho phân xưởng lên men là

5.2.3 Lượng nước dùng cho khu hoàn thiện

5.2.3.1 Nước dùng cho quá trình chiết bock

- Trung bình mỗi bock rửa mất 10 lít/ bock

- Lượng bock đưa vào quá trình rửa trong 1 ngày là: 142 (bock)

- Vậy lượng nước cần cho quá trình rửa bock là

→ Tổng lượng nước cần cho quá trình rửa bock và chiết bock là

5.2.3.2 Lượng nước cho quá trình rửa và chiết chai

- Lượng nước rửa chai là 1 lít/ chai Vậy lượng nước cho quá trình rửa chai là

- Lượng nước dùng để vệ sinh thiết bị rửa và chiết chai là: 500 Lít/ngày

→ Tổng lượng nước dùng cho quá trình rửa và chiết chai là

5.2.3.3 Lượng nước cho quá trình thanh trùng

- Lượng nước dùng cho quá trình thanh trùng là

5.2.3.4 Lượng nước dùng cho vệ sinh phân xưởng hoàn thiện

- Kích thước phân xưởng hoàn thiện là : 18 x 24 (m)

* *) → Tổng lượng nước cần dùng cho phân xưởng hoàn thiện là

5.2.4 Lượng nước dùng cho nồi hơi Để cung câp nhiệt cho các quá trình thì tại nồi hơi thực hiện quá trình chuyển hoá thành hơi quá nhiệt đưa đến các thiết bị cần Tại bộ phận truyền nhiệt thì hơi sẽ ngưng tụ và được thu hồi lại Lượng nước ngưng thu hồi chiếm khoảng 80 % Nên lượng nước thực tế cần cho nồi hơi là

5.2.5 Lượng nước dùng cho quá trình khác

Lượng nước sử dụng cho các quá trình khác trong phân xưởng được tính theo bình quân đầu người, với mức trung bình là 35 lít/người/ngày.

Tổng số người trong phân xưởng ước tính là 120 người là:

Vậy lượng nước cần sử dụng là

(*_*) Tổng lượng nước cần cho cả phân xưởng là

Để đảm bảo cung cấp nước cho phân xưởng, cần thiết phải có hệ thống nước được xử lý nghiêm ngặt, đặc biệt là lượng nước sử dụng trực tiếp trong quá trình sản xuất bia.

Phân xưởng trong nhà máy sản xuất nước uống có ga và đồ uống yêu cầu nguồn nước tương tự nhau Do đó, nước sử dụng trong sản phẩm có thể được lấy từ nguồn nước tự nhiên hoặc nguồn nước đã qua xử lý, đảm bảo chất lượng cho các loại đồ uống.

Lượng nước dùng cho công nghệ là

- Lượng nước công nghệ cho một năm là

Với nước sử dụng cho những công việc khác thì có thể sử dụng nguồn nước sử dụng như sinh hoạt, có thể từ nguồn nước máy.

Tính nhiệt lạnh cần thiết cho phân xưởng

5.3.1 Lượng lạnh cần thiết cho máy lạnh

- Theo tính toán phần 4 ta có lượng lạnh cần thiết để hạ nhiệt độ dịch đường từ 90 0 C xuống nhiệt độ lên men trong 1 giờ là:

- Vì cấp 1 ta sử dụng nước thường nên nhiệt lạnh máy lạnh cần cung cấp là

Máy lạnh hoạt động liên tục trong 1 giờ cho mỗi mẻ Để làm lạnh dịch đường houblon hoá xuống nhiệt độ lên men trong 1 ngày, cần xác định lượng lạnh cần cung cấp cho máy lạnh.

5.3.2 Lượng nhiệt lạnh cần thiết cho quá trình lên men chính

5.3.2.1 Lượng lạnh cần thiết để hạ và giữ nhiệt độ lên men

Ta coi như quá trình lên men thì lượng nhiệt được sinh ra là quá trình lên men sau:

Quá trình lên men tạo ra nhiệt, do đó cần cung cấp lượng lạnh để duy trì nhiệt độ lý tưởng cho quá trình này Để giữ nhiệt độ lên men ổn định trong một ngày, cần tính toán lượng lạnh cần cung cấp theo công thức cụ thể.

G : lượng chất khô lên men trong một ngày (kg) q : Lượng nhiệt sinh ra khi lên men 1 kg đường (kcal) q

- Lượng chất chiết mang trong dịch đưa vào quá trình lên men là

- Trong đó thì chỉ có khoảng 70% chất hoà tan là có khả năng lên men

- Gọi ngày có tốc độ lên men cao nhất là 2,5 % chất khô Vậy lượng chất khô lên men trong 1 ngày là

- Lượng lạnh cần cung câp để hạ và giữ nhiệt độ lên men trong 1 ngày

5.3.2.2 Lượng nhiệt lạnh tổn thất qua lớp cách nhiệt

- Lượng nhiệt tổn thất qua lớp cách nhiệt được tính theo công thức

K : hệ số truyền nhiệt của lớp cách nhiệt: K = 0,3 (kcal/m 2 h 0 C)

F : diện tích tank lên men (Lấy phần diện tích thân trụ) (m 2 ) t n : nhiệt độ ngoài tank lên men (lấy nhiệt độ môi trường = 25 0 C) tt : nhiệt độ trong tank lên men (= 12 0 C)

- Vậy lượng lạnh tổn thất qua bề mặt truyền nhiệt là

- Lượng tổn hao qua lớp cách nhiệt trong một ngày là

**) Tổng lượng lạnh cần cấp cho lên men chính trong một ngày là

5.3.3 Lượng lạnh cần để hạ từ nhiệt độ lên men chính xuống nhiệt độ lên men phụ

G: lượng bia non đưa vào lên men phụ (kg)

C : Tỷ nhiệt của bia non (kcal/kg) t lmc : Nhiệt độ trong lên men chính ( 0 C)

: nhiệt độ lên men phụ 0

Khi kết thúc quá trình lên men chính, hàm lượng đường sót trong bia non đạt 3 0 Bx, từ đó xác định được khối lượng bia non cần đưa vào quá trình lên men phụ.

5.3.4 Lượng lạnh cần cho quá trình lên men phụ

5.3.4.1 Lượng lạnh để giữ nhiệt độ lên men phụ

- Trên cơ sở thực tế thì khi sản xuất 1 lít bia non tổn hao mât 0,25 Kcal/ngày

→ Lượng lạnh tổn hao cho quá trình lên men phụ trong một ngày là

5.3.4.2 Lượng lạnh tổn hao qua lớp cách nhiệt

- Tương tự phần lên men chính thì ta có lượng nhiệt tổn thất qua lớp cách nhiệt trong 1 ngày là

**) Tổng lạnh cần cấp cho quá trình lên men phụ trong 1 ngày là

5.3.5 Tính lạnh cho quá trình nhân giống và và bảo quản men tái sản xuất

5.3.5.1 Lạnh cho quá trình nhân giống

1) Cho thùng nhân giống cấp 2

Ta có lượng men giống cần cấp vào lên men bằng 1/10 lượng dịch đưa vào lên men

Vậy lượng dịch đường đưa vào nhân giống bằng 1/10 lượng dịch đưa vào lên men và bằng

- Lượng chất khô lên men là

- Tính tương tự phần trên ta có

- Lượng lạnh tổn hao qua lớp cách nhiệt của thùng nhân giống

*) Tổng lượng lạnh cần cho quá trình nhân giống cấp 2 là

2) Tính lạnh cần cho nhân giống cấp 1

- Tính gần đúng cho lượng lạnh cần thiết để giữ nhiệt độ ở nhiệt độ nhân giống cấp 1

- Lượng lạnh tổn thất qua lớp cách nhiệt thùng nhân giống cấp 1 là

*) Tổng lạnh cần cung cấp cho quá trình nhân giống cấp 1 là

5.3.5.2 Lạnh cung cấp cho quá trình xử lý men tái sản xuất

- Lượng nước rửa men bằng2 lần lượng men sữa cần rửa và bằng:

- Nước rửa men có nhiệt độ 2 0 C Vậy lượng nhiệt lạnh cần cung cấp để làm nước rửa men sữa là:

**) Tổng nhiệt lạnh cần cung cấp cho quá trình nhân giống và xử llý men sữa là

5.3.6 Lạnh cần để hạ nhiệt độ từ nhiệt độ lên men phụ xuống nhiệt độ lọc

5.3.7 Lạnh cần cung cấp cho tank bia thành phẩm

- Lượng lạnh tổn thất do lớp cách nhiệt của tank bão hoà là

- Số tank bia thành phẩm là 4 nên nhiệt lạnh bị tổn thất trong 1 ngày là

(*_ *) → Tổng lượng nhiệt lạnh cần cho cả phân xưởng sản xuất là

QT = Qmll + Qlmc + Qlmp + Qmen + Qha1 + Qha2 + Qtp

Chọn máy lạnh

- Năng suất máy lạnh cần là

Q : tổng lạnh cần cung cấp cho toàn phân xưởng trong 1 ngày (kcal)

T : thời gian máy lạnh hoạt động trong 1 ngày (T$) (h) k : hệ số hao tổn của máy lạnh (k = 0,75)

- Quá trình tải lạnh thì bị hao tổn 10 % nên năng suất thực tế máy lạnh cần đạt được là

Vậy chọn máy lạnh với

Công suất động cơ: 30 KW

Tính xây dựng – tính điện

Tính xây dựng

6.1.1 Nguyên tắc bố trí tổng mặt bằng

Phân xưởng sản xuất bia có công suất 8 triệu lít/năm sẽ được thiết kế và đặt trong nhà máy chuyên sản xuất đồ uống, nằm trong khu công nghiệp Tiên Sơn, Bắc Ninh Khu công nghiệp này đang phát triển mạnh mẽ và hưởng nhiều chính sách ưu đãi, với khoảng 60 – 70 doanh nghiệp trong nước và 40 doanh nghiệp nước ngoài hiện diện Việc đặt nhà máy tại đây sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển và nhận được nhiều ưu đãi tốt, đồng thời được xây dựng theo hướng gió chính là đông – nam.

Trong khu vực nhà máy, xưởng sản xuất được bố trí ở vị trí riêng biệt và nằm cuối hướng gió để hạn chế tác động nhiệt từ quá trình nấu tới các phân xưởng khác Vị trí của phân xưởng cần đảm bảo kết nối tốt với các bộ phận phụ trợ và các khu vực khác trong nhà máy nhằm tối ưu hóa sự hỗ trợ lẫn nhau.

Trong phân xưởng, việc thiết kế các khu vực cần đảm bảo rằng đường đi dây chuyền sản xuất là ngắn nhất có thể, đồng thời duy trì sự liên kết chặt chẽ giữa các công đoạn và tính liên tục của quy trình công nghệ.

Nguyên tắc chung cho xây dựng nhà máy cũng như trong phân xưởng đó là nguyên tắc phân vùng

Với nguyên tắc phân vùng tuy dây chuyền công nghệ kéo dài, đường ống tốn nhưng nó có nhiều điểm thuận lợi:

- Dễ quản lý theo ngành, theo xưởng, theo các công đoạn của dây chuyền sản xuất của nhà máy

- Thích hợp với những nhà máy có các phân xưởng, các công đoạn có đặc điểm và điều kiện khác nhau

Để đảm bảo yêu cầu vệ sinh công nghiệp, cần dễ dàng xử lý các bộ phận phát sinh và các điều kiện bất lợi trong quá trình sản xuất như bụi và khí độc.

- Dễ dàng bố trí hệ thống giao thông trong nhà máy

- Thuận lợi trong quá trình phát triển và mở rộng của nhà máy

Về tổng quan thì phân xưởng bao gồm những vùng sau:

6.1.2.1 Vùng sản xuất chính Đây là vùng quan trọng nhất của phân xưởng bao gồm phân xưởng nấu, lên men, hoàn thiện Vùng này được ưu tiên về mọi mặt như vị trí, hướng gió, địa hình và sự liên hệ với các vùng còn lại phụ thuộc vào vùng này

6.1.2.2 Vùng phụ trợ sản xuất

Ngoài vùng sản xuất chính, vùng này đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo năng suất và hoạt động ổn định của dây chuyền công nghệ Mặc dù không được ưu tiên như vùng sản xuất, sự sắp xếp các khu vực trong vùng này phụ thuộc vào mục đích sử dụng trong công nghệ Vùng này được đặt phía sau vùng sản xuất chính và nằm cuối hướng gió.

- Kho nguyên liệu: được đặt cạnh phân xưởng nấu và tiện giao thông

- Khu vực cung cấp hơi: gồm nhà chứa nồi hơi được đặt cạnh nhà nấu và cuối nhà máy, cuối hướng gió

- Khu nhà lạnh: đặt gần phân xưởng lên men

- Khu nhà chứa thành phẩm: đặt cạnh phân xưởng hoàn thiện

6.1.2.3 Vùng công trình phụ và nhiễm bẩn

Vùng này cần tách biệt và cách xa vùng sản xuất chính Vùng này cho phép đặt ở vị trí không ưu tiên và cuối hướng gió

6.1.2.4 Khu vực xung quanh phân xưởng và hệ thống giao thông

Để tạo môi trường lao động tốt nhất trong nhà máy và phân xưởng, khu vực xung quanh cần được trồng cây xanh và hoa, giúp cải thiện không khí trong lành và tăng giá trị cảm quan của nhà máy, đặc biệt là khu giới thiệu sản phẩm Hệ thống giao thông đường trong phân xưởng cũng cần được thiết kế hợp lý để đảm bảo việc vận chuyển hàng hóa và nguyên liệu diễn ra nhanh chóng và thuận tiện.

Hệ thống giao thông chính đóng vai trò quan trọng trong việc kết nối các khu vực trọng yếu Để đảm bảo sự lưu thông hiệu quả, hệ thống này cần được thiết kế với hai làn đường dành cho xe ô tô, xe đạp và xe thô sơ.

+ Giáp các phân xưởng chính thì được lát gạch và có xen kẽ trồng cây với đường kính là 1,5 m để người đi bộ có thể sử dụng

Hệ thống giao thông nội bộ giữa các khu sản xuất được thiết kế chủ yếu để vận chuyển các bộ phận di động như bơm và palet Đường giao thông trong khu vực này có đường kính 5m, đủ rộng để xe tải loại nhỏ có thể di chuyển thuận lợi.

Ngoài ra, phân xưởng thiết kế chỉ là một phần trong tổng thể sản xuất của nhà máy, do đó, một số khu vực có thể được kết hợp thành một khu chung nhằm tối ưu hóa quản lý và giảm chi phí đầu tư Ví dụ, các khu vực như nhà hành chính, xưởng nồi hơi và nhà giới có thể gộp lại để nâng cao hiệu quả hoạt động.

6.1.3 Tính toán hạng mục các công trình

6.1.3.1 Khu vực sản xuất chính

Trong khu vực sản xuất chính, cần đảm bảo rằng nhà nấu, nhà lên men và khu vực hoàn thiện sản phẩm không chồng chéo lên nhau Giải pháp xây dựng chung cho khu vực này là rất quan trọng để duy trì quy trình sản xuất hiệu quả.

- Được xây dựng bằng khung thép lắp ghép gọn nhẹ, thoáng mát và đảm bảo tính kỹ thuật

- Nhà có bước cột là 6m, kích thước cột là 400 x 600 mm

- Nền nhà được làm bằng xi măng và bê tông có khả năng chịu lực,chịu nước và chịu với các hoá chất

- Mái được nắp ghép bằng các tấm panel theo tiêu chuẩn

Nhà nấu bao gồm các thiết bị vơi kích thước như sau:

STT Tên thiết bị Kích thước (mm)

Phân xưởng nấu được thiết kế liền kề với kho chứa nguyên liệu và phân xưởng lên men, nhằm tối ưu hóa việc vận chuyển nguyên liệu và dịch đường một cách hiệu quả nhất.

Phân xưởng nấu bao gồm hai khu: a) Khu 1

Khu 1 là khu chứa máy nghiền, cân và gầu tải

Khu 2 là khu chứa hệ thống nồi nấu, máy lạnh, hệ thống CIP, phòng điều khiển Tại khu 2 nơi đặt các nồi nấu có sàn thao tác cách đất 3m ngang tầm với lưng nồi nấu để tiện thao tác Tại sàn trên còn có phòng để đồ và dụng cụ phía dưới để máy lạnh và hệ thống CIP

- Từ cách bố trí trên thì nhà nấu có kích thước xây dựng:

Trong nhà máy khu vực tank lên men gồm các tank lên men và các tank bão hoà

Các tank lên men có chiều cao lớn được đặt ngoài trời và có mái che để tạo điều kiện thao tác khi cần thiết Phần nhà nhân giống được thiết kế với mái che làm bằng tấm panel ghép.

Các tank lên men được sắp xếp thành 3 dãy, mỗi dãy gồm 6 tank, với khoảng cách 0,3m giữa các tank trong cùng một dãy và 2m giữa các dãy Để thuận tiện cho việc thao tác và kiểm tra, các dàn thao tác được đặt giữa hai dãy Kích thước khu vực đặt các tank lên men là 24 x 12,5m.

Trong khu vực lên men thì tank bão hoà được đặt giáp với khu nhà hoàn thện và cách tường 0,5 m cách nhau 0,5m diện tích đặt tank bão hoà là 10,5 x 2,5 m

Giữa khu vực để tank lên men và tank bão hoà là đường đi

Dự kiến khu lên men có kích thước là: 24 x 15 m

3) Khu hoàn thiện sản phẩm

Tính điện

Nhà máy sử dụng điện từ mạng lưới quốc gia thông qua hệ thống phân phối điện của khu công nghiệp Nguồn điện chính được cung cấp từ nhà máy nhiệt điện Phả Lại, phục vụ cho chiếu sáng và cung cấp năng lượng cho các động cơ trong nhà máy.

6.2.1 Tính phụ tải chiếu sáng

6.2.1.1 Nguyên tắc bố trí và phương pháp tính toán

Trong nhà máy thì đèn chiếu sáng là loại đèn compac trừ những nơi cần thiết thì sử dụng đèn sợi đốt

Trong phân xưởng sản xuất việc bố trí đèn phụ thuộc và các thông số sau:

- Chiều cao đèn phụ thuộc vào chiều cao thiết bị, vị trí làm việc, thường lấy

- Khoảng cách giữa các đèn:

- Khoảng cách đèn ngoài cùng đến tường: l = (0,25 ÷ 0,35)L

- Số đèn bố trí theo chiều dọc nhà:

Trong đó : A: chiều dài nhà cấn chiếu sáng (m)

- Số đèn bố trí theo chiều ngang nhà:

- Số đền bố trí cho mỗi tầng nhà:

Phương pháp tính phụ tải được tính theo công suất riêng và công suất phụ tải được tính theo công thức sau:

Với pi : công suất chiếu sáng trên 1m 2 sàn nhà

S : diện tích sàn nhà được chiếu sáng (m 2 )

- Công suất của mỗi đèn là

P đ = P/ N (với N là số đèn tổng cộng)

*) Đối với đèn chiếu sáng trong phân xưởng thì công suất của đèn như sau:

- Đối với nhà xưởng sản xuấtthì sử dụng loại đèn có công suất 100W (= 0,1 KW)

Các phòng trong dãy nhà hành chính, phòng hội trường, nhà ăn và các phòng ban khác nên sử dụng hệ thống chiếu sáng với công suất 40W.

1) Đèn chiêu sáng đường giao thông Đèn chiếu sáng đường đi trong nhà trung bình thì cứ 5 m bố trí một đèn và các đèn được bố trí so le nhau hai bên lề đường Đèn chiếu sáng sử dụng loại có công suất 100W (= 0,1 kw)

Chiều dài đường giao thông trong phân xưởng là :

→ Số đèn chiếu sáng đường đi là : 100 đèn

Nhà nấu có kích thước: A = 18 (m); B = 18 (m)

- Số đèn bố trí dọc theo chiều dài nhà là:

- Số đèn bố trí dọc theo chiều rộng nhà là :

- Số bóng thắp sáng trong nhà là :

- Công suất chiếu sáng của mỗi bóng trong nhà nấu là : p i = 0,1 (kw)

- Công suất chiếu sáng trong phân nhà nấu là

Bằng cách tính tương tự như trên ta có bảng tổng hợp công suất phụ tải chiếu sáng trong phân xưởng:

Bảng 6.2 Bảng tổng hợp công suất phụ tải chiếu sáng trong phân xưởng

6 Kho chứa vỏ chai, vỏ bock 24 18 9 7 63 0.1 6.3

7 Khu xử lý nước thải 6 6 3 3 9 0.1 0.9

8 Tổ lạnh và bão hoà CO2 12 6 5 3 15 0.1 1.5

11 Bãi chứa than và xỉ 12 12 5 5 25 0.1 2.5

12 Nhà giới thiệu sản phẩm 12 6 5 3 15 0.1 1.5

18 Khu cấp và xử lý nước 6 6 3 3 9 0.04 0.36

19 Nhà vệ sinh và nhà tắm 12 6 5 3 15 0.04 0.6

20 Tầng 2 dãy nhà quản lý 18 12 7 5 35 0.04 1.4

- Hệ số xây dựng của phân xưởng

- Hệ số sử dụng của phân xưởng

Trong phân xưởng thì để hoạt động tốt thì nhiều thiết bị phải hoạt động nhờ vào động lực : máy nén, hệ thống vận chuyển bột, cánh khuấy

Bảng 6.3 Bảng tính công suất s phụ tải sản xuất

TT Tên thiết bị Số lượng

13 Máy chiết chai và dập nút 1 5 5

Trong phân xưởng, bên cạnh các phụ tải đã đề cập, còn tồn tại nhiều phụ tải khác như hệ thống quạt, trạm xử lý nước và xưởng cơ điện Công suất của những phụ tải này được xem như là một phần quan trọng trong tổng thể hoạt động của phân xưởng.

→ Tổng công suất phụ tải chiếu sáng và phụ tải động lực là

6.2.3 Xác định phụ tải tính toán Để có nguồn điện sử dụng an toàn và đảm bảo thì cần phải chọn lựa mạng lưới điện , trạm biến áp và máy phát điện phù hợp Để lưa chọn được chính xác thì ta cần xác định được công suất thực tế của phân xưởng (hay tính phụ tải)

- Phụ tải được tính theo công thức:

Kc : hệ số phụ thuộc mức mang tải của thiết bị

- Đối với thiết bị chiếu sáng : Kc = 0,9

- Đối với phụ tải động lực : Kc = 0,6

6.2.4 Xác định công suất và dung lượng bù

6.2.4.1 Xác định hệ số cống suất cos φ

Hệ số công suất cos φ được sử dụng để xác định phụ tải thực tế không đồng thời của các thiết bị Điều này có nghĩa là việc các thiết bị hoạt động theo mức tính toán rất hiếm khi xảy ra, thậm chí có thể không xảy ra.

Nếu ở chế độ làm việc theo tính toán định mức thì:

∑P: tổng công suất các thiết bị tiêu thụ điện

∑Q: tổng công suất phản kháng của các thiết bị tiêu thụ điện

Thực tế thường làm việc non tải nên hệ số cos φ được tính như sau:

Mục đích là nâng hệ số cos φ bằng cách dùng tụ điện

- Công thức xác định dung lượng bù:

Với: tg φ1: tương ứng với cos φ1 hệ số công suất ban đầu tg φ2: tương ứng với cos φ2 hệ số công suất được nâng lên khi có thêm tụ điện

- Ta có: cos φ1 = 0,65 → tg φ1 = 1,169 cos φ2 = 0,95 → tg φ 2 = 0,329

- Máy biến áp được chọn theo công thức sau:

- Chọn máy biến áp có các thông số kỹ thuật sau:

Công suất: 300 KVA Điện áp: 7 KV

Tổn hao không phụ tải : 1,9 kw

Tổn hao ngắn mạch: 6,2 kw Điện áp hạ : 386/220

- Trên cơ sở đó ta chọn máy phát điện có đặc tính sau:

Công suất: 320 KVA Điện áp định mức: 400V

Hệ số công suất: cos φ = 0,8

6.3.6 Tính điện tiêu thụ hàng năm

6.3.6.1 Điện năng tính cho thắp sáng

- Điện năng tính cho thắp sáng được xác định theo công thức:

P cs : công suất chiếu sáng = 56,6 kw

T: thời gian sử dụng tối đa

K 1 : số giờ chiếu sáng trong ngày = 12 giờ

K2: số ngày làm việc trong tháng = 26 ngày

K 3 : số tháng làm việc trong năm = 12 tháng

Vậy tổng công suât chiếu sáng của năm là

- Công suất tiêu thụ bình quân:

6.3.6.2 Điện năng cho động lực

- Điện năng cho động lực được xác định theo công thức:

P đl : công suất động lực = 139,5 (kw)

Kc: hệ số đồng thời = 0,6

T: thời gian sử dụng tối đa

Làm việc 3 ca thì T = 4 x 3 x 25 x 12 = 3600 giờ/năm

Làm việc 2 ca thì T = 4 x 2 x 26 x 12 = 2400 giờ/năm

Làm việc 1 ca thì T = 4 x 1 x 25 x 12 = 1200 giờ/năm

Trung bình trong nhà máy thì:

− 2/5 động lực chính phụ hoạt động 3 ca

− 2/5 động lực chính phụ hoạt động 2 ca

− 1/5 động lực chính phụ hoạt động 1 ca

Ta có điện năng cho cả năm là

6.3.6.3 Tổng công suất tiêu thụ cả năm

K m : hệ số tổn hao trên mạng hạ áp: Km = 1,06

- Công suất trung bình cho 1 tháng

- Công suất trung bình cho 1 ngày

*)Tính kích thước cho trạm biến thế

Tính kinh tế

Mục đích và ý nghĩa

Tính toán kinh tế là yếu tố thiết yếu trong thiết kế và vận hành nhà máy, ảnh hưởng đến nhiều lĩnh vực và quyết định sự thành công của dự án Nó không chỉ giúp lập kế hoạch và triển khai công việc một cách chính xác và khoa học, mà còn loại trừ các yếu tố phát sinh, từ đó đưa ra biện pháp giải quyết hợp lý Bên cạnh đó, tính toán kinh tế còn đánh giá hiệu quả và tính khả thi của dự án, góp phần quan trọng vào sự phát triển bền vững của nhà máy.

Dựa vào các tính toán, chúng ta xác định được đơn giá và lập kế hoạch cho chi phí xây dựng, lắp đặt thiết bị, công nghệ, cũng như các chi phí liên quan trong quá trình thực hiện dự án.

Để đạt được hiệu quả kinh tế cao nhất, việc thiết kế nhà máy cần dựa vào năng suất thiết kế, lựa chọn địa điểm xây dựng, công nghệ và thiết bị phù hợp Người thiết kế phải có kiến thức tổng hợp và chuyên sâu để tối ưu hóa các yếu tố này.

Nội dung tính toán

7.2.1 Tính toán vốn đầu tư

7.2.1.1 Vốn đầu tư xây dựng các công trình cơ bản

Chi phí đầu tư cho xây dựng được tính theo đơn vị là 1m 2 nhân với đơn giá lấy theo kinh nghiệm thực tế cho từng hạng mục công trình

Ngoài các khoản mục công trình cơ bản, phân xưởng cần xây dựng hệ thống giao thông, cống thoát nước và vườn hoa, chiếm 15% tổng chi phí xây dựng, được gọi là chi phí khác.

Bảng 7.1 Bảng tổng hợp vốn đầu tư xây dựng các công trình cơ bản

TT Tên công trình Diện tích

Khu để tank lên men 300 0.5 150

Khu để tank bão hoà 26.25 0.2 5.25

7 Kho chứa vỏ chai, vỏ bock 432 1 432

8 Tổ lạnh và bão hoà CO2 72 1 72

11 Bãi chứa than và xỉ 144 0.3 43.2

12 Nhà giới thiệu sản phẩm 72 2 144

16 Khu cấp và xử lý nước 36 0.5 18

17 Nhà vệ sinh và nhà tắm 72 1.5 108

7.2.1.2 Chi phí đầu tư trang thiết bị máy móc

Vốn đầu tư thiết bị gồm có chi phí mua các máy móc thiết bị cho phân xưởng

Ngoài các thiết bị chính, phân xưởng cần nhiều thiết bị phụ để hoạt động hiệu quả Chi phí cho các thiết bị phụ này ước tính khoảng 10% chi phí tổng của các thiết bị chính.

Bên cạnh đó thì chi phí lắp đặt và sửa chữa máy móc cũng được cho vào phần vốn

Từ đó ta có bảng sau

Bảng 7.2 Bảng vốn đầu tư trang thiết bị máy móc

TT Tên thiết bị Số lượng Đơn giá (triệu đồng/t.bị)

24 Hệ thống CIP lên men 4 1.5 6

32 Chi phí thiết bị phụ 185.8

33 Chi phí lắp đặt, sữa chữa 306.57

Tổng vốn đầu tư máy móc thiết bị 2350.37

7.2.2 Tính giá thành sản phẩm

Giá sản phẩm bia được xác định dựa trên chi phí thực tế từ quy trình sản xuất tại phân xưởng, tính toán từ tổng chi phí đầu tư cần thiết cho việc sản xuất.

Giá thành của bia hơi và bia chai có sự khác biệt, do đó cần tính toán riêng cho từng loại Tuy nhiên, nhiều chi phí không thể phân tách rõ ràng và chỉ có thể ước lượng tương đối dựa trên sản lượng Kết quả là giá thành thực tế từ sản xuất có sự sai lệch, trong đó giá bia hơi thường cao hơn, trong khi giá bia chai lại thấp hơn.

Ta có bảng tổng hợp chi phí nguyên liệu chính của phân xưởng trong 1 năm là

Bảng7.3 Bảng tổng hợp chi phí và giá thành của bia chai theo nguyên liệu chính

Khối lượng (kg) Đơn giá (đồng/kg)

Tổng chi phí nguyên liệu chính 5,120

Giá thành tính theo nguyên liệu chính 1,706.72

Bảng 7.4 Bảng tính chi phí và giá thành của bia hơi theo nguyên liệu chính

Khối lượng (kg) Đơn giá (đồng/kg)

Tổng chi phí nguyên liệu chính 7,567

Giá thành tính theo nguyên liệu chính 1,513.36

- Vậy tổng chi phí nguyên liệu chính là

- Bia chai: Theo kinh nghiệm chi phí nguyên liệu phụ chiếm 4% so với chi phí nguyên liệu chính Vậy chi phí cho nguyên liệu phụ là:

- Bia hơi: chi phí nguyên liệu phụ chiếm 3 % so với chi phí nguyên liệu chính:

- Tổng chi phí nguyên liệu phụ là

*) Giá thành tính theo chi phí nguyên liệu phụ

Để xác định tổng tiền lương cần chi trả cho toàn bộ phân xưởng, trước tiên cần tính toán nguồn nhân lực cụ thể cho từng công đoạn sản xuất, cũng như nguồn nhân lực tham gia quản lý có ảnh hưởng đến hoạt động sản xuất và các hoạt động liên quan đến sản phẩm.

Bảng 7.5 Bảng tổng hợp nguồn nhân lực của phân xưởng sản xuất bia

STT Công đoạn Ca/ngày Người/ca Người/ngày

4 Bộ phận rửa và chiết bock 2 4 8

9 Bộ phận vận chuyên thành phẩm 2 4 8

15 Kế toán nguyên nhiên vật liệu 2 1 2

7.2.2.4 Chi phí nguyên liệu khác và động lực

Bảng 7.5 Bảng tính giá thành theo nguyên nhiên liệu và động lực

Tên vật liệu, động lực Khối lượng Đơn vị Đơn giá (đồng) Thành tiền

Trong thực tế, bên cạnh số công nhân trực tiếp sản xuất, phân xưởng còn có một lượng công nhân khác được gọi là công nhân điểm khuyết Số lượng công nhân điểm khuyết này thường chiếm khoảng 10% tổng số công nhân hiện có trong phân xưởng.

- Vậy tổng công nhân trong danh sách là

*) Xác định số người trong bộ máy tổ chức:

Bộ máy quản lý của phân xưởng thường đồng thời đảm nhiệm vai trò quản lý cho cả nhà máy Tuy nhiên, để có cái nhìn gần đúng về số lượng cán bộ trong bộ máy quản lý phân xưởng, cần xem xét các yếu tố cụ thể liên quan đến từng trường hợp.

- Vậy tổng số lao động trong phân xưởng là

- Lương bình quân theo đầu người là 2.500.000 đồng/tháng

- Quỹ tiền lương của nhà máy trong tháng là:

- Một năm tiền lương nhà máy phải trả là:

- Vậy tiền lương phải trả cho lao động cho 1 lít bia là

7.2.2.5 Các khoản trích tính vào chi phí

Khi hoạt động, nhà máy cần phải đóng bảo hiểm cho người lao động, đồng thời hàng tháng phải thực hiện đóng góp khoản tiền bảo hiểm này Khoản bảo hiểm được tính dựa trên mức lương với tỷ lệ 19%.

- Vậy tiền bảo hiểm cần trả cho người lao động cho 1 lít bia là

7.2.2.6 Chi phí sử dụng nhà xưởng, thiết bị (khấu hao tài sản cố định)

Tron tài sản cố định của phân xưởng thì gồm có tài sản nhãưởng (các công trình xây dựng) và máy móc trang thiết bị Trong đó thì:

- Chi phí khấu hao sử dụng máy móc thiết bị lấy bằng 10% so với chi phí máy móc, thiết bị:

- Chi phí khấu hao nhà xưởng tính bằng 5% so với chi phí xây dựng

Từ đó ta có bảng sau:

Tên chi phí Đơn vị

(Triệu đồng) Đơn giá Khấu hao xây dựng 219.1696875 27.40

7.2.2.7 Tính thu nhập thu được từ sản xuất

Trong quá trình sản xuất thì phân xưởng bán được một số sản phẩm phụ như: bã matl gạo, CO2

- Bã malt gạo: giá bán 1.000 đồng/kg

+ Tổng số tiền thu được từ bán bã malt gạo

+ Lượng CO 2 thừa trong sản xuất bia là

+ Khối lượng CO 2 thừa là

+ Với giá bán CO 2 là 5000đồng/kg thì số tiền thu được là

- Vậy tổng số tiền thu được từ các sản phẩm phụ là

7.2.2.8 Tính giá thành sản xuất và đưa ra gia bán

- Vậy giá thành sản phẩm tính theo

Ztổng = Znlc+Znlp+Zlương+Zbhiểm+Zkh +Zvl,động lực

Tổng chi phí sản xuất bao gồm 6% chi phí quản lý, 2% chi phí bán hàng và 2% chi phí phát sinh trong quá trình sản xuất, bên cạnh các chi phí khác đã đề cập.

- Tổng giá thành của sản phẩm bia là (tính trung bình cho bia chai và bia hơi)

Ztổng: Tổng chi phí (vnđ)

Ttn : số tiền thu được từ bán sản phẩm phụ từ sản xuất (vnđ)

Từ các công thức trên ta có bảng tính giá thành sản phẩm bia như sau:

Bảng 7.6 Bảng tính giá thành bia chai

STT Tên chi phí Số tiền

(triệu đồng) Đơn giá (đồng/lít)

5 Khoản trích tính vào chi phí 246 81.94

12 Thu nhập bán sản phẩm từ SX 849 283.14

Bảng 7.7 Bảng tính giá thành bia hơi

STT Tên chi phí Số tiền

5 Khoản trích tính vào chi phí 410 81.94

12 Thu nhập bán sản phẩm từ SX 1416 283.14

- Vậy định mức giá bán như sau:

7.2.3 Đánh giá các chỉ tiêu và hiệu quả

7.2.3.1 Tổng doanh thu của phân xưởng i i

P i : giá một đơn vị sản phẩm (đồng/lít)

Q i : số sản phẩm được bán ra (lít)

Từ giá bán đã đưa ra ta có bảng tính như sau:

Bảng 7.8 Bảng tổng hợp doanh thu của phân xưởng

Tên sản phẩm Đơn giá

(đồng/lít) Số lượng sản phẩm (đồng/lít)

Doanh thu bán bia (đồng) 53000

Doanh thu từ bán sản phẩm phụ (đồng) 2266

Tổng doanh thu của phân xưởng (đồng) 55266

7.2.3.2 Doanh thu thuần và lợi nhuận

DTT = DT − (thuế vốn + các khoản giảm trừ + thuế tiêu thụ)

- Khoản giảm trừ bao gồm:

Giảm giá bán có thể xảy ra do chất lượng sản phẩm không đạt yêu cầu hoặc theo thỏa thuận với khách hàng Chiết khấu hàng bán là khoản giảm giá dành cho người mua nhằm khuyến khích họ mua với số lượng lớn, mua thường xuyên và thanh toán đúng hạn.

Các khoản này thường lấy 2% so với doanh thu

Thuế vốn thường được áp dụng với tỷ lệ 3% trên tổng vốn lưu động và vốn cố định của nhà máy Vốn cố định, hay Vcđ, bao gồm tổng vốn đầu tư cho xây dựng, mua sắm máy móc thiết bị cùng với các chi phí liên quan phục vụ cho các mục đích này.

+ Vốn lưu động của nhà máy là: Vlđ ld Z tong

Ztổng: tổng chi phí = 32.337.872.490 đồng l : số vòng quay trong năm

Một chu kỳ sản xuất của nhà máy là 26 ngày Vậy số vòng quay trong năm là:

26 vong nam Để an toàn trong sản xuất ta chọn số vòng quay là 15 vòng/năm

- Thuế tiêu thụ đặc biệt bằng 50% doanh thu

Bảng7.9 Bảng tính doanh thu thuần và lợi nhuận

Hạng mục Tính Số tiền

Vlđ = (Ztổng/số vòng quay của năm) 1727

Thuế tiêu thụ đặc biệt

(DTT) DTT=DT-(TV+TTĐB+KGT) 27267

7.3.3 Đánh giá các chỉ tiêu hiệu quả

Bảng 7.10 Bảng đánh giá các chỉ tiêu kinh tế

Khoản mục Tính Đơn vị Giá trị

Thuế thu nhập doanh nghiệp

(DLV) DLV=LNx100/(Clđ + Vcđ) % 12

Lãi Lãi = LN - TTN triệu đồng 894

(Dlđ) Dlđ =LN/số lao động triệu đồng

(Nlđ) Nlđ = DTT/số lao động triệu đồng

(Nv) Nv = DTT/TV triệu đồng 117

Thời gian thu hồi vốn

(Tg) Tg=Vcđ/(Lãi+khấu hao) Năm 3.46

Như vậy với kết quả tính toán như trên thì dự án hoàn toàn có khả năng thực hiện trong tương lai.

Vệ sinh và an toàn lao động

Vấn đề vệ sinh

− Không cho phép những người bị bệnh mãn tính hay truyền nhiễm được trực tiếp sản xuất

− Khi làm việc, công nhân phải có quần áo bảo hộ lao động sạch sẽ, gọn gàng, luôn có ý thức vệ sinh chung

− Trước khi vào phân xưởng phải nhúng ủng qua dung dịch sát khuẩn

− Khi lọc và tiếp xúc trực tiếp với bia cũng như dụng cụ chứa bia, công nhân phải có quần áo tay chân sạch sẽ

Sau mỗi lần sử dụng, dụng cụ thử và chứa dịch đường, dịch bia non cần được vệ sinh kỹ lưỡng bằng hệ thống CIP để loại bỏ hoàn toàn các vết bẩn do dịch đường hoặc sinh khối nấm men Nếu không được rửa sạch, các vết bẩn này sẽ quánh lại và gây nhiễm tạp cho dịch, ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.

Trước khi sử dụng đường ống và thùng lên men, cần vệ sinh sạch sẽ bằng hệ thống CIP Quy trình bắt đầu bằng việc rửa bằng nước sạch, sau đó xông hơi và sử dụng bisunfitnatri 5%, cuối cùng là tráng lại bằng nước lạnh vô trùng.

Các dụng cụ trong phòng lên men cần được vệ sinh và tiệt trùng hàng ngày Đồng thời, các van lấy mẫu cũng phải được tiệt trùng trước và sau khi thực hiện lấy mẫu để đảm bảo an toàn và chất lượng sản phẩm.

Trong phân xưởng nấu và làm nguội, việc vệ sinh các nồi sau mỗi mẻ nấu là rất quan trọng, bao gồm việc sử dụng nước nóng và hóa chất như NaOH và HNO3 để đảm bảo sạch sẽ Máy lọc cũng cần được vệ sinh vải lọc sau từng mẻ lọc, và trước khi lọc, vải lọc phải được tráng qua nước sôi Bã malt cần được chứa trong các thùng kín để ngăn ngừa sự xuất hiện của ruồi muỗi.

− Đối với máy lọc thiết bị ở bộ phận phụ trợ thường xuyên kiểm tra, lau dầu, bảo dưỡng định kỳ để tăng tuổi thọ

− Các phân xưởng phải đảm bảo vệ sinh sạch sẽ gọn gàng, thoáng mát, nền nhà phải thoát nước tốt tránh tù đọng

Để bảo vệ sức khỏe công nhân, cần áp dụng các biện pháp hiệu quả đối với bụi và tiếng ồn, như sử dụng thiết bị hút bụi và thiết bị giảm tiếng ồn cục bộ.

− Ở xung quanh phải đảm bảo quang đãng, cống rãnh luôn được khai thông, có nắp đậy cẩn thận

− Đường đi phải luôn được dọn sạch sẽ, vườn cây xanh phải được chú trọng, trồng mới và chăm sóc cẩn thận.

An toàn lao động

8.2.1 Bảo hộ và an toàn lao động

Bảo hộ và an toàn lao động trong sản xuất là yếu tố quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe công nhân và tuổi thọ máy móc Do đó, các nhà máy cần chú trọng đến vấn đề này Nội quy và quy tắc bảo hộ an toàn lao động trong các phân xưởng sản xuất được coi là điều bắt buộc.

Các nhà máy thực phẩm hiện đại đã giảm bớt lao động chân tay, nhưng an toàn lao động vẫn phải được chú trọng hơn bao giờ hết Công nhân cần tuân thủ nghiêm ngặt các nội quy và quy trình vận hành Đặc biệt, trong nhà máy bia, cần chú ý đến một số khâu sản xuất quan trọng để đảm bảo an toàn và hiệu quả.

8.2.2 Chống độc trong sản xuất

Khí độc trong nhà máy chủ yếu là CO2, phát sinh trong quá trình lên men, mặc dù đã có hệ thống thu hồi CO2 được thiết kế Bên cạnh đó, CO2 còn được thải ra từ hệ thống lò hơi, cùng với các khí độc khác như Freon và NH3 từ hệ thống lạnh.

8.2.3 An toàn hệ thống chịu áp an chịu áp được trang bị trong các thiết bị như nồi hơi, tank lên men, tank tàng trữ, bình nạp CO2 vì vậy an toàn thiết bị chịu áp cần được quan tâm

8.2.4 An toàn điện trong sản xuất

Trong quá trình sản xuất công nhân cần chú ý:

− Phải thực hiện nội quy an toàn về điện

− Cách điện đối với các mạch điện

− Bố trí đường dây xa tầm tay hay đường đi lại của công nhân

− Nối đất, cách điện thật tốt

8.2.5 An toàn khi thao tác vận hành một số thiết bị phòng cháy chữa cháy

− Máy nghiền sàng: Khi sửa chữa cần phải ngắt cầu dao điện, trước khi làm việc cho máy chạy không tải 2 phút

− Thường xuyên kiểm tra các thiết bị chịu áp, nhiệt kế, các đường ống dẫn dịch, tác nhân lạnh

− Các công trình xây dựng phải đúng tiêu chuẩn, đảm bảo trong phòng cháy chữa cháy và thông gió tốt

Mỗi phân xưởng trong nhà máy cần trang bị thiết bị chữa cháy tại chỗ, như bình CO2 Đồng thời, nhà máy phải thiết lập hệ thống thông tin thông qua loa truyền thanh hoặc điện thoại để thường xuyên tuyên truyền và phổ biến các quy tắc an toàn lao động cũng như phòng cháy chữa cháy.

Xử lý nước thải và chất thải trong phân xưởng

Các loại chất thải trong nhà máy bia thường là:

− Nước thải và các chất gây ô nhiễm

− Khí thải từ nhà nấu

8.3.1 Nước thải và các chất gây ô nhiễm

Nước thải trong nhà máy bia chủ yếu bao gồm lượng nước còn lại sau khi đã sử dụng trong quá trình sản xuất và lượng nước bay hơi Các sản phẩm phụ từ quá trình sản xuất bia cũng góp phần vào việc hình thành nước thải.

− Bã bia và bã dịch đường

− Nước thải chứa bã men

− Nước thải từ hệ thống CIP

− Xút và axit thải ra từ hệ thống CIP

− Nước thải rửa bột trợ lọc

− Nước tráng hóa chất rửa

− Nước thải trong phân xưởng chiết

Nước thải chứa nhiều thành phần có thể gây hại cho môi trường, và khi được thải ra ngoài, những thành phần này có thể tác động tiêu cực đến hệ sinh thái xung quanh.

Các chất có thể oxy hóa là những chất có khả năng bị chuyển hóa khi có sự hiện diện của O2 Nếu những chất này không được xử lý và đi thẳng vào hệ thống thoát nước mà không được thông khí đầy đủ, chúng có thể oxy hóa một phần, gây thối rữa và phát sinh mùi hôi thối, đồng thời tiêu diệt vi sinh vật trong môi trường nước Tổng số các chất này được thể hiện qua giá trị COD (lượng oxy yêu cầu cho phản ứng hóa học) tính bằng mg O2/l hoặc giá trị BOD5 (lượng O2 yêu cầu cho quá trình hóa sinh) cũng tính bằng mg O2/l.

Photpho dưới dạng photphat, khi kết hợp với nitơ bậc cao, thúc đẩy sự phát triển của tảo trên mặt nước, gây hại cho môi trường Vì lý do này, trong những năm gần đây, các nhà công nghệ đã nỗ lực chuyển sang sử dụng các chất làm sạch không chứa photpho.

Nitrat, dưới dạng nitơ, đã gây ra mối quan tâm lớn về ảnh hưởng của nó đối với môi trường Sự thẩm thấu của nitrat vào nước ngầm dẫn đến ô nhiễm đất nghiêm trọng Bên cạnh đó, trong ngành sản xuất bia, axit nitric được áp dụng trong hệ thống CIP để hòa tan cặn, góp phần vào quy trình làm sạch hiệu quả.

− Hợp chất halogen hữu cơ (Adsorbable organically bound halogens −

ADN): trong sản xuất bia, các hợp chất clo được sử dụng trong công đoạn tẩy trắng, sát trắng

Muối kim loại nặng như thủy ngân (Hg), chì (Pb), cadmium (Cd), chromium (Cr), AOX và các dẫn xuất halogen của hydrocacbon là những chất độc hại, gây nguy hiểm lớn cho sức khỏe con người.

Axit, dung dịch kiềm, chất làm sạch và chất khử trùng, cùng với thành phần dầu gia nhiệt, đều được xem là những chất độc hại đối với môi trường và sức khỏe con người.

8.3.2 Phương pháp xử lý nước thải

8.3.2.1 Sơ đồ xử lý nước thải

Song chắn rác là thiết bị quan trọng trong hệ thống xử lý nước thải, nơi nước thải từ sản xuất và sinh hoạt được tập trung Trước khi vào bể xử lý, nước thải phải đi qua song chắn rác để loại bỏ các thành phần rác có kích thước lớn như giấy, nhãn và rác thải khác Sau khi được giữ lại, rác sẽ được thu gom và đưa đi xử lý, đảm bảo quá trình xử lý nước thải diễn ra hiệu quả và sạch sẽ.

Bể lắng và trung hòa là bước quan trọng trong xử lý nước thải, nơi nước thải được đưa vào sau khi qua song chắn rác Tại bể này, các hóa chất được bổ sung để trung hòa nước thải, và quá trình lưu giữ diễn ra trong một khoảng thời gian nhất định Sau thời gian lưu, các chất cặn bẩn sẽ lắng xuống đáy bể, tạo thành bùn lắng Bùn lắng này sẽ được hút định kỳ để đảm bảo hiệu quả xử lý nước thải.

Bể xử lý hiếu khí là nơi tiếp nhận nước thải sau khi ra khỏi bể lắng, nơi nước thải được xử lý sinh học với sự tham gia của bùn hoạt tính tuần hoàn và một số chủng vi sinh vật hiếu khí đặc hiệu Hệ thống máy nén cung cấp không khí, được đưa vào từ phía dưới đáy bể, nhằm đảm bảo quá trình xử lý diễn ra hiệu quả.

Bể lắng cuối là bước quan trọng trong quy trình xử lý nước thải, nơi nước thải từ bể xử lý hiếu khí được lắng để loại bỏ cặn bẩn và giữ lại một phần bùn hoạt tính cho tái sử dụng Sau khi trải qua bể lắng cuối, nước sẽ được chuyển vào hệ thống xử lý nước thải chung của khu công nghiệp, đảm bảo hiệu quả và an toàn cho môi trường.